CN105325056B - 有机发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供在挠性透明基材上具有内部光取出层、发光效率因光取出而高、且在将有机发光元件反复弯折了时没有电极破裂、或不产生浮起、剥离的有机发光元件。本发明的有机发光元件的特征在于:在挠性透明基材上依次具有内部光取出层、透明电极、及有机发光层,该内部光取出层的表面的弹性模量((EMl)和该透明基材的透明电极侧的表面的弹性模量((EMs)的由下述式1表示的比的值D为100±30%的范围内。式1 D(%)=(EMl/EMs)×100(%)

Description

有机发光元件
技术领域
本发明涉及有机发光元件、特别是涉及具有挠性透明基材和内部光取出层的挠性有机发光元件。
背景技术
现在,有机发光元件作为薄型的发光材料受到关注。
利用了有机材料的电致发光(Electro Luminescence:EL)的有机发光元件(以下也称为有机EL元件),为可在数V~数十V左右的低电压下发光的薄膜型的完全固体元件,具有高亮度、高发光效率、薄型、轻量这样的许多优异的特征。因此,作为各种显示器的背光、标牌、应急灯等的显示板、照明光源等的面发光体近年来受到关注。
这样的有机电致发光元件为在2片电极间配置了由有机材料构成的发光层的构成,在发光层中产生了的发光光透过电极而被取出到外部。因此,2片电极中的至少一者以透明电极的形式构成,从透明电极侧取出发光光。
另外,有机发光元件的特征是与以往的发光体不同的薄膜面发光,为了有效利用该特征,期望在挠性的透明基材上形成元件。针对这样的期望,对使用市场上广泛使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜这样的常用的树脂基材的有机发光元件的期望大。
然而,若仅使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜这样的挠性透明基材来形成有机发光元件,则判明存在如下等的问题:由于将元件反复弯折,使用了例如氧化铟·锡(SnO2-In2O3:Indium Tin Oxide:ITO)等的电极破裂、或产生自发光层的浮起、剥离。特别是判明:在将后述的内部光取出层设置在透明基材和电极之间时容易产生。
有机发光元件可以以低的电力得到高亮度,在可见性、响应速度、寿命、消耗电力的方面优异,但还存在有机发光元件的光的利用效率为20%左右,元件内的损耗大这样的问题,在提高发光效率方面优选形成内部光取出层。
图1为概略地表示以往的有机发光元件的构成和光传播的样子的剖面图。
就有机发光元件100而言,自图中的下层依次层叠金属电极101、折射率约1.8的有机发光层102、折射率约1.8的透明电极103、折射率约1.6的透明基材104而构成。图中的符号110a~110e的箭头记号表示在由有机发光层102产生了的光中特征性的光。
光110a为相对于作为发光面的有机发光层102为垂直方向的光,透过透明基材104而被取出到光取出侧(空气侧)。
光110b为以临界角以下的小角度入射于透明基材104和空气的界面的光,在透明基材104和空气的界面进行折射而被取出到光取出侧。光110c为以大于临界角的角度入射于透明基材104和空气的界面的光,为在透明基材104和空气的界面进行全折射而没有被取出到光取出侧的光。将由此产生的损耗称为“基材损耗”,通常存在20%左右的损耗。
光110d为在以大于临界角的角度入射于透明电极103和透明基材104的界面的光中满足了共振条件的光,为在透明电极103和透明基材104的界面进行全反射而产生导波模式、被封入于有机发光层102及透明电极103内的光。将由此产生的损耗称为“导波损耗”,通常存在20~25%左右的损耗。
光110e为向金属电极101入射而与金属电极101内的自由电子作用、产生作为导波模式的一种的等离激元模式而封入于金属电极101的表面附近的光。将由此产生的损耗称为“等离激元损耗”,通常存在30~40%左右的损耗。
如上所述,在以往的有机发光元件100中,存在发光光的基材损耗、导波损耗及等离激元损耗,尽可能降低这些损耗、取出更多的光正成为课题。
针对该课题,在专利文献1中公开有在光取出面侧设置由透镜片材构成的光散射部的有机EL装置。
另外,在专利文献2中公开有在至少一方的基材表面包含折射率为1.6以上且表面的平均粗糙度为10nm以上的高折射率凹凸层和1层以上的折射率为1.55以上的基材层的发光装置用基材及发光装置。
然而,虽然这些技术从光取出的观点考虑为优选的方案,但到底为不具有挠性的玻璃基材用的光取出技术,在具有挠性的基材上不能实现。
进而,在专利文献3中公开有以下的光取出膜:为由有机发光元件中所使用的单层膜或2层以上的层叠膜构成的光取出膜,其特征在于,在构成该光取出膜的层中至少1层为具有光散射功能的层,该光取出膜的利用纳米压痕法得到的表面硬度为0.05~20GPa。
在专利文献3中,课题在于:通过规定该光取出膜的利用纳米压痕法得到的表面硬度,消除在有机发光元件的层叠工艺中的各膜内、或膜界面产生的变形,减少透明电极的微细的龟裂、剥离,改善耐暗点性及元件寿命;对于使用挠性透明基材而形成了有机发光元件时的、因弯折引起的电极的破裂、剥离等的问题没有提及。
因此,等待在常用的挠性透明基材上具有内部光取出层、发光效率因光取出而高、且在将有机发光元件反复弯折时电极不破裂或不产生浮起、剥离的有机发光元件的出现。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2931211号公报
专利文献2:日本特开2004-20746号公报
专利文献3:日本特开2007-35313号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述问题·状况而完成的,其解决课题在于提供在挠性的透明基材上具有内部光取出层、发光效率因光取出而高、且在将机发光元件反复弯折时没有电极破裂、或不产生浮起、剥离的有机发光元件。
用于解决课题的技术方案
本发明人在为了解决上述课题而针对上述问题的原因等进行研究的过程中发现:通过为在挠性透明基材上依次具有内部光取出层、透明电极、及有机发光层的有机发光元件、且为该内部光取出层的表面的弹性模量和该透明基材的有机发光层侧的表面的弹性模量之比在特定的范围内的有机发光元件,可提供在挠性的透明基材上具有内部光取出层、发光效率因光取出而高、且在将有机发光元件反复弯折时没有电极破裂、或不产生浮起、剥离的有机发光元件,以至完成了本发明。
即,本发明涉及的上述课题,可通过以下的手段来解决。
1.有机发光元件,其特征在于,其为在挠性透明基材上依次具有内部光取出层、透明电极、及有机发光层的有机发光元件,该内部光取出层的表面的弹性模量(EMl)和该透明基材的透明电极侧的表面的弹性模量(EMs)的由下述式1表示的比的值D为100±30%的范围内。
式1 D(%)=(EMl/EMs)×100(%)
2.第1项所述的有机发光元件,其特征在于,上述挠性透明基材依次具有膜基材和至少1层气体阻隔层,上述内部光取出层具有光散射层和平滑层。
3.第2项的有机发光元件,其特征在于,上述光散射层含有光散射粒子,该光散射粒子的平均粒径为0.2~1μm的范围内,该光散射层的光波长550nm测定中的折射率为1.7~3.0的范围内。
4.第1项或第2项所述的有机发光元件,其特征在于,上述内部光取出层的光波长550nm测定中的折射率在1.7~2.5的范围内、光波长450nm~700nm的平均光透射率为50%以上、且雾度为30%以上。
发明的效果
根据本发明的上述手段,可提供在挠性透明基材上具有内部光取出层、发光效率因光取出而高、且在将有机发光元件反复弯折时没有电极破裂、或不产生浮起、剥离的柔性的有机发光元件。
本发明的效果的呈现机制乃至作用机制,尚未明确,但推测如以下。
就本发明而言,通过将挠性透明基材的表面的弹性模量和内部光取出层的表面的弹性模量调整为特定的范围的关系而进行组合,飞跃地改善对将具有挠性透明基材和内部光取出层的有机发光元件反复弯曲了时的电极的破裂、浮起、剥离等的耐性,根据本技术,提供实现市场所期待的高效率的柔性的有机发光元件的技术。
一般而言,在对挠性基材施加力使形成曲面状的情况下,基材的中心部分几乎未施加应力,随着从中心在厚度方向进行远离,应力变大。在凸方向的表面施加拉伸的力,在凹方向的表面施加挤压的力。在挠性基材的表面具有内部光取出层的本发明中,在对基材表面施加内部应力的同时对内部光取出层施加大致相同的力。
此时各层的原材料有时也不同,各层的物性不同。即使基材表面的物性和内部光取出层的物性不同,也并不立即产生浮起、破裂,但在作为本申请的优选的实施方式的具有光散射层和平滑层的内部光取出层中,优选基材表面和内部光取出层的弹性模量接近,而且优选两层的粘接强度高。
另外,有机发光元件对氧·水分等非常敏感,即使形成仅仅在一般的挠性基材表面具有内部光取出结构的有机发光元件也并不耐实用。因此,各公司开发有各种气体阻隔技术,挠性基材上所形成的气体阻隔技术也正达到实用阶段。
就这样的气体阻隔技术而言,由于作为其遮断对象的气体的分子小,因此,需要非常致密的膜,一般而言多为接近于金属氧化物、具体而言玻璃的高弹性体。对于作为这样的高弹性体的气体阻隔层,在该气体阻隔层上形成的内部光取出层也在高弹性体上形成是重要的,为了实现这样的高弹性体,深入研究中得知在将产生的应力进行缓和的方面优选:(1)也优选使光散射层及平滑层都为高弹性模量;(2)特别是通过将平滑层形成为高弹性模量而使内部光取出层整体为高弹性体是非常有效的;(3)光散射层形成为低于平滑层的弹性模量的1/2的弹性体。
另一方面,推测在将柔性有机发光元件反复弯曲了时、因对电极施加应力而破裂、或产生浮起、剥离,但得知在具有柔性的内部光取出层的有机发光元件的情况下特别明显地产生。本发明人对该现象进行了详细研究,结果发现:在该内部光取出层的表面的弹性模量比具有气体阻隔层的挠性透明基材的表面的弹性模量低的情况下或相反高的情况下,由于该弹性模量的偏差而在该两者的层界面产生变形,因此产生的应力作用于在内部光取出层上形成的薄膜的电极而产生电极的破裂、浮起、剥离。
因此,推测:通过将具有气体阻隔层的挠性透明基材的表面的弹性模量和内部光取出层的表面的弹性模量调整为特定范围的关系,可降低该变形引起的应力的产生,可飞越地改善对将有机发光元件反复弯曲了时的电极的破裂、浮起、剥离等的耐性。
附图说明
图1为概略地表示以往的有机发光元件的构成和光传播的样子的剖面图。
图2为表示依据典型的纳米压痕法所得到的负载-位移曲线的一个例子的图。
图3为表示利用纳米压痕法的测定中的金刚石压头和试样的接触状态的一个例子的图。
图4为表示有机发光元件的概略构成的剖面图。
图5为表示光散射层和平滑层的层叠体的剖面的显微镜照片,为光散射层的层厚T和光散射粒子的平均粒径D的T/D的值为2时的一个例子。
图6为表示俯视·透视光散射层的状态的显微镜照片,为光散射粒子在光散射层中的面内占有率为70%时的一个例子。
图7为表示以AFM测定了的散射层和平滑层的层叠体的平均粗糙度的测定结果的一个例子的图。
图8为表示内部光取出层的制造装置的概略构成的图。
图9为表示波长控制红外线加热器的概略构成的剖面图。
图10为表示波长控制红外线加热器的变形例的剖面图。
图11为表示石英玻璃滤光器的红外线透射率的图表。
图12为概略地表示波长控制红外线加热器的辐射光谱的图表,为虚线部表示没有滤光器的光谱、实线部表示具有滤光器的光谱的图表。
具体实施方式
本发明的有机发光元件在挠性透明基材上依次具有内部光取出层、透明电极、及有机发光层,其特征在于,该内部光取出层的表面的弹性模量((EMl)和该透明基材的透明电极侧的表面的弹性模量((EMs)的由上述式1表示的比的值D在100±30%的范围内。该特征为与本发明第一方案~第四方案的发明共通的技术特征。
作为本发明的实施方式,从本发明的效果呈现的观点考虑,上述挠性透明基材依次具有膜基材和至少1层气体阻隔层,上述内部光取出层具有光散射层和平滑层可进一步优选地控制上述弹性模量,因此优选。特别是,如果内部光取出层为上述2层构成,则用平滑层可提高弹性、用光散射层可缓和应力,因此可减少变形所引起的应力的产生,可改善对将有机发光元件反复弯曲了时的电极的破裂、浮起、剥离等的耐性,因此为优选的实施方式。
另外,上述光散射层含有光散射粒子、该光散射粒子的平均粒径为0.2~1μm的范围内、该光散射层的光波长550nm测定中的折射率为1.7~3.0的范围内的光取出效率高,可提高有机发光元件的发光效率,因此优选。
另外,上述内部光取出层的光波长550nm测定中的折射率为1.7~2.5的范围内、光波长450nm~700nm的平均光透射率为50%以上、且雾度为30%以上的光取出效率高,可提高有机发光元件的发光效率,因此优选。
以下,对本发明和其构成要素、及用于实施本发明的方式·式样进行详细的说明。需要说明的是,在本申请中,“~”以含有其前后所记载的数值作为下限值及上限值的含义来使用。
<<本发明的有机发光元件的概要>>
本发明的有机发光元件为在挠性透明基材上依次具有内部光取出层、透明电极、及有机发光层的有机发光元件,其特征在于,该内部光取出层的表面的弹性模量(EMl)和该透明基材的透明电极侧的表面的弹性模量((EMs)的由下述式1表示的比的值D在100±30%的范围内。
式1 D(%)=(EMl/EMs)×100(%)
本发明中的挠性透明基材及内部光取出层的表面的弹性模量可通过纳米压痕法来测定。
所谓纳米压痕法,为对于试样用超微小的负载连续地对压头进行加载、卸载、由得到的负载-位移曲线同时测定弹性模量(Reduced Modulus)、硬度(Hardness)的方法。
〈纳米压痕法的测定原理〉
所谓纳米压痕法,为可以通过对原子力显微镜(AFM)附加压入硬度测定用模块(由转换器和压入芯片构成)来进行纳米级的压入硬度测定的测定方法。一边施加最大负载20μN以下的负载一边对作为测定对象物的试样压入尖端半径为0.1~1μm左右的金刚石压头、以纳米的精度测定压入深度。由该测定得到负载-位移曲线图,可以定量地评价关于材料的弹性塑性变形的特性。在薄膜的情况下,为了不受基材的影响地进行测定,需要压入至膜厚的1/10~1/3的深度。在该纳米压痕法中,可以使用超低负载、例如最大负载20μN、负载分辨率1nN的头组件而作为位移分辨率以0.01nm的高精度来进行测定。
图2表示依据典型的纳米压痕法得到的负载-位移曲线的一个例子。其中图2中,所谓斜率S是指卸载曲线的斜度(=dP/dh),具体而言,关注可以说是简单弹性恢复的卸载的初期、使用最大负载Pmax中的卸载曲线的斜度而求出。
图3为表示利用纳米压痕法的硬度及弹性模量测定中的金刚石压头和试样的接触状态的一个例子的图。在图3中,N1为压头未接触时的试样的初期表面,N2为经由压头而施加负载时的试样表面的轮廓,N3为去除了压头后的试样表面的轮廓。
例如,硬度H通常由H=W/A(W为负载,A为接触面积)的式求出。但是,在纳米压痕法中,由于负载非常小,因此不能由压痕等直接求出A。在本发明中,具体而言,利用下述方法。
如图3中所示,就hc而言,hc=ht-ε·W/S(ε为压头固有的常数,S为图2中记载的斜率)的式成立,在此ε为由压头的几何形状所确定的压头固有的常数,在圆锥及Berkovich压头、角锥压头等的三棱锥压头中使用ε=0.726,在球状压头中使用ε=0.75,在圆柱压头中使用ε=1。
在三棱锥压头的情况下,如果将三棱锥的中心轴和侧面所形成的角设为α,则从几何学形状考虑A,由下式表示。
式A=C1hc2、C1=3×31/2tan2α
由于在Berkovich压头中α=65.27°,因此C1为24.56,A=24.56hc2。另外,在角锥压头中,α=45°,C1为5.196,A=5.196hc2。因此,若ht、W、S已知,则可以求出H。
另外,弹性模量Er可由Er=S·π1/2/2/A1/2算出。可推定:若Er大则容易塑性变形,若小则容易弹性变形。
在本发明中,弹性模量及硬度使用MTSシステム公司制的纳米压痕计(NanoIndenter TMXP/DCM)来测定。使用压头为cube corner tip(90°)。
试样尺寸最大为φ20mm×10mm,用粘接剂或其它固定于试样台。本装置的负载范围为~10mN这样的非常低的负载,因此适于膜厚数10nm~1μm左右的薄膜的弹性模量及硬度测定。
[纳米压痕测定的具体的方法]
设备、方法、环境条件如下所述。
作为具体的测定方法,使用以下的设备、用以下的方法测定。
测定设备:HYSITRON公司制TriboScope
使用压头:Cube Corner Tip
最大负载:20μN或者30μN
(1)样品试样膜厚测定
在基材上首先均匀地涂布试样、干燥、(固化)而制作,将其一部分用刮铲除去,露出基材表面。
使用Dektak XT(Bruker公司制)的触针式粗糙度测定机由涂布面和露出了的基材面之差求出涂布膜厚。测定以N=3进行,求出其平均值。
(2)最大负载设定
选择压入至以Dektak求得的膜厚的10%的最大负载(20~30μN)。
(3)试样调整
将纳米压痕测定用的试样在23℃·50%RH的环境的测定室中调湿2小时以上后进行测定。
(4)测定
使用上述的Hysitron公司制TriboScope实施纳米压痕下的测定。
测定以N=5进行,除去最大/最小值,求出N=3数据的平均值。
(5)数据处理
由通过上述的测定得到的各试样的负载-位移曲线进行数据处理,求出硬度(GPa)和弹性模量(GPa)。压头使用尖端角度90°的cube corner tip,预先使用熔融石英标准试样进行校准。对于各试样,至最大负载20μN,从0压入5秒后,用5秒时间卸载至0。由得到的负载-位移曲线,硬度(H)可使用(1)式求出,弹性模量(Er)可使用(2)式求出。
[数学式1]
(1)
(2)
Pmax:最大负载
A:接触面积
β:压头固有的常数
S:卸载曲线的初期梯度
[形成了气体阻隔层的透明基材及内部光取出层的表面的弹性模量/硬度]
用如上所述的测定法分别实施挠性透明基材表面(内部光取出层形成面侧)的测定和内部光取出层的干燥/固化后的表面弹性模量/硬度的测定。
透明基材表面和内部光取出层为基本进行邻接的层,在两者之间可根据目的设置粘接层/光学系数(折射率)调整层/吸收降低层等。
作为本发明的实施方式,优选为上述挠性透明基材依次具有膜基材和至少1层气体阻隔层、上述内部光取出层具有光散射层和平滑层的层叠构成。
因此,就本发明涉及的挠性透明基材及内部光取出层的表面的弹性模量的测定而言,在上述膜基材上形成气体阻隔层的情况下,对于气体阻隔层的表面侧进行。另外,在上述内部光取出层由光散射层和平滑层构成的情况下,对平滑层的表面侧进行测定。
本发明涉及的挠性透明基材优选为可使用于有机发光元件的氧、水分遮断能力高的、依次具有膜基材和至少1层气体阻隔层的气体阻隔膜。
本申请中所谓的气体阻隔层或气体阻隔膜,是指用依据JIS K 7129:1992的方法测定的温度25±0.5℃、相对湿度90±2%下的水蒸气透过度为1×10-3g/m2·24h以下的气体阻隔层或气体阻隔膜,进而是指用依据JIS K 7126:1987的方法测定的氧透过度为1×10-3ml/m2·24h·atm(1atm为1.01325×105Pa)以下,且温度25±0.5℃、相对湿度90±2%下的水蒸气透过度为1×10-5g/m2·24h以下的气体阻隔层或气体阻隔膜。
另外,所谓挠性,作为该气体阻隔膜本身,是指卷绕于φ(直径)50mm辊,在以一定的张力卷绕前后不产生破裂等的基材,更优选是指可卷绕于φ30mm辊、特别优选φ10mm辊的基材。
这样的气体阻隔膜优选其表面的弹性模量为20GPa以上,更优选为25GPa以上,特别优选为30GPa以上。
另一方面,内部光取出层优选具有光散射层和平滑层,内部光取出层的表面的弹性模量优选为15GPa以上,更优选为20GPa以上,进一步优选为25GPa以上,特别优选为30GPa以上。
就上述内部光取出层的表面的弹性模量(EMl)和该透明基材的有机发光层侧的表面的弹性模量(EMs)的由上述式1表示的比的值D而言,从显现本发明的效果的方面考虑,需要在100±30%的范围内,优选为100±25%的范围内。通过两者的弹性模量在这样的范围,在形成了本发明涉及的气体阻隔层的透明基材上形成了内部光取出层后的弯曲性试验中,两层的弯曲时的行为一致,抑制电极的破裂、浮起、剥离等,进而可大幅改善各构成层的脱落·剥离·裂纹·褶皱的产生。
另外,作为单独的上述平滑层的表面的弹性模量,优选为20GPa以上,更优选为25GPa以上,特别优选为30GPa以上,优选光散射层与平滑层相比弹性模量低,光散射层的弹性模量为0.5~25GPa,更优选为1~20GPa,进一步优选为1.5~15GPa,特别优选为1.5~10GPa。通过形成为以上,光散射层作为应力松弛层发挥作用、不仅抑制电极的破裂、浮起、剥离,而且从各构成层的脱落·剥离·裂纹·褶皱的产生的观点考虑也是有利的。
另外,该透明基材及内部光取出层的表面硬度并不是本发明的要件,特别是数值没有限定,因此,在本发明中构成有机发光元件的层的弹性模量的设计及控制是重要的。
若为上述的物性,则各层的原材料没有特别限制,但就构成透明基板及内部光取出层的平滑层而言,从得到上述的物性的观点考虑,优选含有低于50nm的纳米粒子和含有无机聚合物的粘结剂、特别是具有硅氧烷结构的树脂,同样地气体阻隔层也优选使用同样的含有无机聚合物的粘结剂。就这样的气体阻隔层和内部光取出层的构成原材料类似而言,从两层的粘接性的观点考虑,优选;当然优选在上述的物性的同时两层间的粘接强度高。
以下,对本发明的有机发光元件的各构成要素详细地进行说明。
<<有机发光元件>>
如图4中所示,本发明涉及的有机发光元件10设置在挠性透明基材13上,从透明基材13侧依次层叠内部光取出层2、透明金属电极1、使用有机材料等而构成了的有机发光层3、及对置电极5a而构成。在透明金属电极1(电极层1b)的端部设置有取出电极16。透明金属电极1和外部电源(省略图示)经由取出电极16而电连接。有机发光元件10以至少从透明基材13侧取出产生了的光(发光光h)的方式构成。
另外,有机发光元件10的层结构没有限定,可以为一般的层结构。在此,透明金属电极1作为正极(即阳极)发挥作用,对置电极5a作为负极(即阴极)发挥作用。此时,例如,有机发光层3可例示从作为正极的透明金属电极1侧依次层叠了空穴注入层3a/空穴传输层3b/发光层3c/电子传输层3d/电子注入层3e的构成,但其中需要至少具有使用有机材料而构成了的发光层3c。空穴注入层3a及空穴传输层3b也可以作为空穴传输注入层而设置。电子传输层3d及电子注入层3e也可以作为电子传输注入层而设置。另外,这些有机发光层3中,例如电子注入层3e也有时由无机材料构成。
另外,就有机发光层3而言,除这些层以外,也可以根据需要在必要处层叠空穴阻挡层、电子阻挡层等。进而,发光层3c可以形成具有产生各波长区域的发光光的各色发光层、使这些各色发光层经由非发光性的中间层而被层叠了的结构。中间层也可以作为空穴阻挡层、电子阻挡层而发挥作用。进而,作为负极的对置电极5a也可以为根据需要的层叠结构。在这样的构成中,仅仅用透明金属电极1和对置电极5a夹持了有机发光层3的部分成为有机发光元件10中的发光区域。
另外,在如上所述的层构成中,以谋求透明金属电极1的低电阻化为目的,也可以与透明金属电极1的电极层1b相接而设置辅助电极15。
就如上所述构成的有机发光元件10而言,以防止使用有机材料等而构成了的有机发光层3的劣化为目的,在透明基板13上用后述的密封材料17进行密封。该密封材料17经由粘接剂19而固定于透明基材13侧。但是,透明金属电极1(取出电极16)及对置电极5a的端子部分以如下状态来设置:在透明基材13上由有机发光层3互相保持了绝缘性的状态下从密封材料17露出。
以下,对上述的用于构成有机发光元件10的主要各层的详细情况和其制造方法进行说明。
(1)透明基材
就本发明涉及的透明基材的表面的弹性模量而言,为20GPa以上、更优选为25GPa以上、特别优选为30GPa以上,从呈现强度或柔软性等的作为基材的优选的物性方面考虑,优选的是,优选为20~50GPa的范围。
本发明的透明基材可没有特别限制地使用具有挠性的以往公知的玻璃基材/膜基材,本发明的光散射层/平滑层的结构当然与基材无关地发生作用。本发明中优选使用的透明基材优选具有有机发光元件所需要的耐湿性/耐气体透过性等的气体阻隔性能,在膜基材中,优选设置用于提高阻隔性能的气体阻隔层。
此时,上述表面的弹性模量为形成了气体阻隔层的气体阻隔膜表面的弹性模量。
为了将本发明涉及的透明基材的弹性模量控制在上述范围内,可通过透明树脂基材的种类的选择及形成气体阻隔层的材料的选择来进行。
本发明的所谓“透明基材”,是指透射率70%以上的基材,其透射率优选为80%以上,进一步优选为90%以上,特别优选为95%以上。在此所谓的“透射率”为全光线透射率,可依据JIS K 7375:2008“塑料-全光线透射率及全光线反射率的求出方法”来测定。
本发明的“透明基材”具有挠性。就如上所述的可卷绕于辊的挠性透明基材而言,作为以往公知的基材,例如可以举出:丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、尼龙(Ny)、芳香族聚酰胺、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺等的各树脂膜、以具有有机无机共混结构的倍半硅氧烷为基本骨架的耐热透明膜(例如制品名 Sila-DEC;チッソ株式会社制)、进而将上述树脂层叠2层以上而成的树脂膜等。
从成本、获得的容易性方面考虑,可优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)等,另外,从光学透明性、耐热性、与无机层、气体阻隔性层的密合性方面考虑,优选使用以具有有机无机共混结构的倍半硅氧烷为基本骨架的耐热透明膜。
其中从透明性、耐热性、操作容易性、强度及成本的方面考虑,优选双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚醚砜膜、聚碳酸酯膜,更优选双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯膜。
进而,为了最大限度地抑制热膨胀时的收缩,最优选进行了热退火等的处理的低热吸收处理品。
透明基材的厚度优选在10~500μm的范围内,更优选在20~250μm的范围内,进一步优选在30~150μm的范围内。通过透明基材的厚度在10~500μm的范围,可得到稳定的气体阻隔性,另外,变得适于卷对卷方式的输送。
(2)气体阻隔层
(2.1)特性及形成方法
在本发明的透明基材为膜基材的情况下,为了达到本发明的优选的弹性模量,优选设置1层以上的气体阻隔层。作为这样的气体阻隔层,可没有特别限制地使用公知的原材料,可优选使用例如如下的原材料。
本发明涉及的气体阻隔层具有上述的氧透过度及水蒸气透过度是重要的,优选:为含有无机前体化合物的层、且通过在透明基材上涂布至少1层含有无机前体化合物的涂布液后进行改性处理而形成。
作为涂布方法,可采用任意适当的方法。
作为具体例,可以举出:辊涂法、流涂法、喷墨法、喷涂法、印刷法、浸涂法、流延成膜法、棒涂法、凹版印刷法等。
涂布厚度可根据目的适当设定。例如,涂布厚度可以以干燥后的厚度优选为1nm~10μm左右、进一步优选为10nm~10μm左右、最优选为30nm~1μm左右的方式设定。
(2.2)无机前体化合物
所谓本发明中所使用的无机前体化合物,只要为可在特定的气氛下通过真空紫外线照射而形成金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物的化合物就没有特别限定,作为适于本发明的制造方法的化合物,优选如日本特开平8-112879号公报中所记载的那样可在较低温下进行改性处理的化合物。
具体而言,可以举出具有Si-O-Si键的聚硅氧烷(包含聚倍半硅氧烷)、具有Si-N-Si键的聚硅氮烷、含有Si-O-Si键和Si-N-Si键的两者的聚硅氧氮烷(シロキサザン)等。这些物质可混合使用2种以上。另外,也可将不同的化合物逐次层叠或同时层叠来使用。
(2.2.1)聚硅氧烷
作为本发明中所使用的聚硅氧烷,可含有作为一般结构单元的[R3SiO1/2]、[R2SiO]、[RSiO3/2]、及[SiO2]。在此,R独立地选自由氢原子、含有1~20个碳原子的烷基的例如甲基、乙基及丙基等、芳基的例如苯基、不饱和烷基的例如乙烯基组成的组。在特定的聚硅氧烷基的例子中,可以举出[PhSiO3/2]、[MeSiO3/2]、[HSiO3/2]、[MePhSiO]、[Ph2SiO]、[PhViSiO]、[ViSiO3/2]、[MeHSiO]、[MeViSiO]、[Me2SiO]及[Me3SiO1/2]等。另外,也可使用聚硅氧烷的混合物、共聚物。
(2.2.2)聚倍半硅氧烷
在本发明中,上述的聚硅氧烷中优选使用聚倍半硅氧烷。聚倍半硅氧烷为在结构单元中含有倍半硅氧烷的化合物。所谓“倍半硅氧烷”,为由[RSiO3/2]表示的化合物,通常为RSiX3(R为氢原子、烷基、烯基、芳基、芳烷基等,X为卤素及烷氧基等)型化合物进行水解-缩聚而合成的聚硅氧烷。作为倍半硅氧烷的分子排列的形状,代表地已知无定形结构、梯状结构、笼形结构或其部分开裂结构体(由笼形结构除去了一个硅原子的结构、笼形结构的一部分硅-氧键被切断了的结构)等。
这些聚硅氧烷中,优选使用所谓氢倍半硅氧烷。在氢倍半硅氧烷聚合物中,可以举出式:HSi(OH)x(OR)yOz/2的氢化物硅氧烷聚合物,各个R为有机基团或被取代了的有机基团,在通过氧原子键合于硅的情况下,形成水解性取代基,x=0~2、y=0~2、z=1~3、x+y+z=3。在R的例子中,可以举出烷基的例如甲基、乙基、丙基及丁基等、芳基的例如苯基、烯基的例如烯丙基及乙烯基。作为这样的物质,这些树脂可完全被缩合(HSiO3/2)n、或者仅部分被水解(即,含有一部分Si-OR)及/或部分被缩合(即,含有一部分Si-OH)。
作为笼形倍半硅氧烷的例子,可以举出:由[RSiO3/2]8的化学式表示的下述通式(1)的倍半硅氧烷、由[RSiO3/2]10的化学式表示的下述通式(2)的倍半硅氧烷、由[RSiO3/2]12的化学式表示的下述通式(3)的倍半硅氧烷、由[RSiO3/2]14的化学式表示的下述通式(4)的倍半硅氧烷及由[RSiO3/2]16的化学式表示的下述通式(5)的倍半硅氧烷。
[化学式1]
作为由[RSiO3/2]n表示的笼形倍半硅氧烷中的n的值,为6~20的整数,优选为8、10或12,特别优选为8或8、10及12的混合物。另外,作为笼形倍半硅氧烷的一部分硅-氧键部分地开裂了的由[RSiO3/2]n-m(O1/2H)2+m(n为6~20的整数,m为0或1。)表示的笼形倍半硅氧烷的优选的例子,可以举出:通式(1)的一部分开裂了的三硅烷醇体、由[RSiO3/2]7(O1/2H)3表示的下述通式(6)的倍半硅氧烷、由[RSiO3/2]8(O1/2H)2的化学式表示的下述通式(7)的倍半硅氧烷及由[RSiO3/2]8(O1/2H)2的化学式表示的下述通式(8)的倍半硅氧烷。
[化学式2]
作为上述通式(1)~(8)中的R,可以举出:氢原子、碳数1~20的饱和烃基、碳数2~20的烯基、碳数7~20的芳烷基及碳数6~20的芳基。其中R优选为可聚合反应的聚合性官能团。
作为碳数1~20的饱和烃基的例子,可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基(正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基等)、戊基(正戊基、异戊基、新戊基、环戊基等)、己基(正己基、异己基、环己基等)、庚基(正庚基、异庚基等)、辛基(正辛基、异辛基、叔辛基等)、壬基(正壬基、异壬基等)、癸基(正癸基、异癸基等)、十一烷基(正十一烷基、异十一烷基等)及十二烷基(正十二烷基、异十二烷基等)等。若考虑成形时的熔融流动性、阻燃性及操作性的平衡,则优选为碳数1~16的饱和烃,特别优选为碳数1~12的饱和烃。
作为碳数2~20的烯基,可以举出非环式烯基及环式烯基。作为其例子,可以举出:乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、环己烯基、环己烯基乙基、降冰片烯基乙基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一烯基及十二烯基等。若考虑成形时的熔融流动性、阻燃性及操作性的平衡,则优选为碳数2~16的烯基,特别优选为碳数2~12的烯基。
作为碳数7~20的芳烷基的例子,可以举出:苄基及苯乙基或被碳数1~13、优选碳数1~8的烷基中的1个或多个取代了的苄基及苯乙基等。
作为碳数6~20的芳基的例子,可以举出:苯基及甲苯基或被碳数1~14、优选碳数1~8的烷基取代了的苯基、甲苯基及二甲苯基等。
上述的笼形倍半硅氧烷类可直接使用由Aldrich公司、Hybrid Plastic公司、チッソ株式会社、Azmax公司等市售的化合物,另外,也可以使用基于Journal of AmericanChemical Society杂志、第111卷、1741页(1989年)等而合成了的化合物。
所谓聚倍半硅氧烷的笼形结构的部分开裂结构体,表示从由[RSiO3/2]8的化学式表示的一个笼型单元中Si-O-Si键开裂而生成了的Si-OH为3个以下的化合物、或从由[RSiO3/2]8的化学式表示的密闭了的笼形结构中Si原子的缺损为一个以下的化合物。
在笼形倍半硅氧烷中,也可优选使用[HSiO3/2]8等的氢倍半硅氧烷。
(2.2.3)聚硅氮烷
所谓本发明中所使用的聚硅氮烷,为具有硅-氮键的聚合物,为由Si-N、Si-H、N-H等构成的SiO2、Si3N4及两者的中间固溶体SiOxNy(x:0.1~1.9、y:0.1~1.3)等的无机前体聚合物。
作为本发明中优选使用的聚硅氮烷,由下述通式(A)表示。
通式(A)
-[Si(R1)(R2)-N(R3)]-
式中,R1、R2、R3各自表示氢原子、烷基、烯基、环烷基、芳基、烷基甲硅烷基、烷基氨基或烷氧基。
在本发明中,从作为得到的气体阻隔层的致密性的观点考虑,特别优选R1、R2及R3全部为氢原子的全氢聚硅氮烷。
另一方面,就与其Si进行键合的氢部分的一部分被烷基等取代了的有机聚硅氮烷而言,通过具有甲基等的烷基,与基底基材的粘接性得到改善、且可使硬且脆的聚硅氮烷形成的陶瓷层具有韧性,因此具有即使在进一步增加层厚的情况下也可抑制开裂的产生的优点。可根据用途适宜选择这些全氢聚硅氮烷和有机聚硅氮烷,也可以混合使用。
推定全氢聚硅氮烷为存在直链结构和以6及8元环为中心的环结构的结构。其分子量以数均分子量(Mn)计为约600~2000左右(聚苯乙烯换算),为液体或固体的物质,根据分子量而不同。这些物质以溶解于有机溶剂的溶液状态被市售,也可以将市售品直接作为含有聚硅氮烷涂布液而使用。
作为在低温下进行陶瓷化的聚硅氮烷的其它的例子,可以举出:使硅醇盐与上述聚硅氮烷反应而得到的硅醇盐加成聚硅氮烷(日本特开平5-238827号公报)、使缩水甘油反应而得到的缩水甘油加成聚硅氮烷(日本特开平6-122852号公报)、使醇反应而得到的醇加成聚硅氮烷(日本特开平6-240208号公报)、使金属羧酸盐反应而得到的金属羧酸盐加成聚硅氮烷(日本特开平6-299118号公报)、使含有金属的乙酰丙酮络合物反应而得到的乙酰丙酮络合物加成聚硅氮烷(日本特开平6-306329号公报)及添加金属微粒而得到的金属微粒添加聚硅氮烷(日本特开平7-196986号公报)等。
作为制备含有聚硅氮烷的液体的有机溶剂,不优选使用含有容易与聚硅氮烷反应这样的醇系或水分的有机溶剂。具体而言,可使用脂肪族烃、脂环式烃及芳香族烃等的烃溶剂、卤代烃溶剂、脂肪族醚及脂环式醚等的醚类。具体而言,有戊烷、己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、Solvesso、松节油等的烃、二氯甲烷及三氯乙烷等的卤代烃、二丁基醚、二烷及四氢呋喃等的醚类等。这些溶剂可以根据聚硅氮烷的溶解度、溶剂的蒸发速度等目的来选择、混合多种溶剂。
含有聚硅氮烷涂布液中的聚硅氮烷浓度也根据目标二氧化硅层厚、涂布液的适用期而不同,为0.2~35质量%左右。
有机聚硅氮烷也可以为与其Si进行键合的氢部分的一部分被烷基等取代了的衍生物。通过具有烷基、特别是分子量最小的甲基,与基底基材的粘接性得到改善、且可使硬且脆的二氧化硅层具有韧性,即使在进一步增加层厚的情况下也可抑制开裂的产生。
为了促进向氧化硅化合物的改性处理,也可以添加胺、金属的催化剂。具体而言,可以举出:AZエレクトロニックマテリアルズ(株)制アクアミカNAX120-20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL150A、NP110、NP140、SP140等。
(2.2.4)聚硅氧氮烷
本发明中所使用的聚硅氧氮烷为主要重复单元由-[(SiH2)n(NH)r]-和-[(SiH2)mO]-(式中n、m、r为1、2或3)表示的化合物。
(2.2.5)催化剂
本发明中所使用的含有无机前体的溶液(也称为涂布液)中,可以根据需要含有催化剂。
若具体地示出,则可以举出:1-甲基哌嗪、1-甲基哌啶、4,4'-三亚甲基二哌啶、4,4'-三亚甲基双(1-甲基哌啶)、二氮杂双环-[2,2,2]辛烷、顺式-2,6-二甲基哌嗪、4-(4-甲基哌嗪)吡啶、吡啶、联吡啶、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、哌啶、二甲基吡啶、嘧啶、哒嗪、4,4'-三亚甲基联吡啶、2-(甲基氨基)吡啶、吡嗪、喹啉、喹喔啉、三嗪、吡咯、3-吡咯啉、咪唑、三唑、四唑、1-甲基吡咯烷等的N-杂环状化合物;甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、丙胺、二丙胺、三丙胺、丁胺、二丁胺、三丁胺、戊胺、二戊胺、三戊胺、己胺、二己胺、三己胺、庚胺、二庚胺、辛胺、二辛胺、三辛胺、苯胺、二苯胺、三苯胺等的胺类;进而DBU(1,8-二氮杂双环[5,4,0]7-十一碳烯)、DBN(1,5-二氮杂双环[4,3,0]5-壬烯)、1,5,9-三氮杂环十二烷及1,4,7-三氮杂环壬烷等。
另外,有机酸、无机酸、金属羧酸盐、乙酰丙酮络合物及金属微粒也可作为优选的催化剂举出。作为有机酸,可以举出:乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、马来酸及硬脂酸等,另外,作为无机酸,可以举出:盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、过氧化氢、氯酸及次氯酸等。作为金属羧酸盐,为由式:(RCOO)nM[式中,R为脂肪族基团、或脂环族基团,表示碳数1~22的基团,M表示选自由Ni、Ti、Pt、Rh、Co、Fe、Ru、Os、Pd、Ir及Al组成的组中的至少1种金属,n表示M的原子价。]表示的化合物。金属羧酸盐可以为酐也可以为水合物。作为乙酰丙酮络合物,为由乙酰丙酮(2,4-戊二酮)通过酸解离而产生了的阴离子acac-配位于金属原子的络合物,一般而言,作为由式(CH3COCHCOCH3)nM[式中,M表示离子价n的金属。]所示。作为优选的金属M,例如可以举出:镍、铂、钯、铝及铑等。作为金属微粒,优选Au、Ag、Pd及Ni,特别优选Ag。金属微粒的粒径优选小于0.5μm,更优选0.1μm以下,进一步优选小于0.05μm。除这些以外,也可使用过氧化物、金属卤化物、二茂铁、二茂锆等的有机金属化合物等。另外,也可使用作为有机硅聚合物的固化剂而使用的铂乙烯基硅氧烷。
这些催化剂优选相对于无机前体化合物在0.01~10质量%的范围内配合,更优选在0.05~2质量%的范围内配合。
(2.3)改性处理
就本发明中所使用的无机前体化合物的改性处理而言,在使用紫外线的情况下,可利用由超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、碳弧、氙弧、金属卤化物等的光线发出的紫外线等,优选的是,优选使用后述的利用受激准分子灯的真空紫外线(VUV)。关于真空紫外线(VUV)照射的详细情况,可以参照日本特开2014-083691号公报的段落[0150]~[0167]的记载。
例如,在使用聚硅氮烷作为无机前体的情况下,聚硅氮烷层涂膜受到的涂膜面处的真空紫外线的照度优选为30~200mW/cm2的范围内,更优选为50~160mW/cm2的范围内。若为30mW/cm2以上,则没有改性效率降低的担心,若为200mW/cm2以下,则在涂膜不产生磨损,对基材不造成损伤,故优选。
聚硅氮烷层涂膜面中的真空紫外线的照射能量优选为200~10000mJ/cm2的范围内,更优选为500~5000mJ/cm2的范围内。若为 200mJ/cm2以上,则可充分地进行改性,若为10000mJ/cm2以下,则不形成过量改性而防止开裂产生、树脂基材的热变形。
(3)内部光取出层
(3.1)构成及特性
就内部光取出层2而言,优选配设在透明基材13和透明金属电极1之间、从透明基材13侧依次层叠光散射层2a和平滑层2b而构成。平滑层的主要目的在于:在气体阻隔层或光散射层之上设有透明电极及有机发光层的情况下,防止该气体阻隔层或光散射层的表面的凹凸所引起的高温·高湿气氛下的保存性的劣化、电短路(短路)等的弊端。
因此,内部光取出层优选具有光散射层和平滑层,但内部光取出层的表面的弹性模量为15GPa以上,更优选为20GPa以上,进一步优选为25GPa以上,特别优选为30GPa以上,优选在20~50GPa的范围内。
另外,作为单独的该平滑层的表面的弹性模量优选为20GPa以上,更优选为25GPa以上,特别优选为30GPa以上。优选散射层与平滑层相比、弹性模量低,光散射层的弹性模量为0.5~25GPa,更优选为1~20GPa,进一步优选为1.5~15GPa,特别优选为1.5~10GPa。
为了将内部光取出层、光散射层及平滑层的表面的弹性模量控制在上述范围内,可根据使用的粘结剂的种类、光散射粒子的种类及填充率等而进行形成的材料的种类、使用量的选择来适宜进行。
另外,内部光取出层2的光波长550nm下的折射率优选在1.7~2.5的范围内。
封入于有机发光元件的发光层内的导波模式光、从阴极反射的等离激元光为特异的光学模式的光,为了取出这些光,需要至少1.7以上的折射率。另一方面,即使为最高次侧的模式,也几乎不存在折射率超过2.5的区域的光,即使形成为其以上的折射率,取出的光的量也不增加。
实际上,光散射层2a及平滑层2b的折射率分别优选为1.7~2.5的范围内,许多情况下难以分别测定各层的折射率,因此作为内部光取出层2整体,只要折射率满足上述范围即可。
予以说明,就折射率的测定而言,在25℃的气氛下照射来自发光单元的发光光的发光极大波长中最短的发光极大波长的光线、使用阿贝折射率计(ATAGA公司制、DR-M2)进行(光散射层及平滑层的折射率的测定也相同。)。
另外,内部光取出层2的雾度值(散射透射率相对于全光线透射率的比例)优选为30%以上。若雾度值为30%以上,则可使发光效率提高。
予以说明,所谓雾度值,为受到(i)层中的组合物的折射率差产生的影响和(ii)表面形状产生的影响而算出的物性值。在本发明中,测定作为在光散射层2a上层叠了平滑层2b的内部光取出层2的雾度值。即,将表面粗糙度抑制在低于一定程度而测定雾度值,由此可测定排除了上述(ii)产生的影响的雾度值。
雾度值可依据JIS K 7136、例如用雾度仪NDH-2000(日本电色工业公司制)进行测定。雾度仪的光源采用5V9W的卤素灯,受光部采用硅光电池(带相对可见度滤光器)。雾度的测定可在23℃·55%RH的条件下进行。
另外,本发明的内部光取出层2优选光波长450nm~700nm的平均透射率为50%以上,更优选为55%以上,特别优选为60%以上。在此所谓的平均透射率是指全光线透射率,可依据JIS K 7375:2008来进行测定。
内部光取出层2的透射率优选高者,实际上设想为限于低于80%的数值。内部光取出层2的透射率更优选低于85%,特别优选低于90%。
(3.2)光散射层
(3.2.1)折射率
光散射层2a优选为在光波长550nm测定中折射率在1.7~3.0的范围内的高折射率层。此时,光散射层2a可以由具有折射率1.7~3.0的范围的单独的原材料来形成层,也可以与2种以上的化合物混合而形成折射率1.7~3.0的范围的层。在这样的混合体系的情况下,就光散射层2a的折射率而言,也可以用通过对各种原材料固有的折射率乘以混合比率而得的合计值所算出的计算折射率来代用。另外,此时,各个原材料的折射率可以低于1.7或者超过3.0,作为混合了的层的折射率,只要满足1.7~3.0的范围即可。
另外,本发明的光散射层2a为利用了层介质和光散射粒子的混合物产生的折射率差的混合光散射层(散射膜)。
光散射层2a为使光取出效率提高的层,形成于透明基材13的透明金属电极1侧的最表面。
光散射层2a由层介质和该层介质中所含有的光散射粒子构成。
就作为层介质的后述的树脂材料(单体或粘合剂)和所含有的光散射粒子的折射率差而言,为0.03以上,优选为0.1以上,更优选为0.2以上,特别优选为0.3以上。若层介质和光散射粒子的折射率差为0.03以上,则在层介质和光散射粒子的界面产生散射效果。折射率差越大,界面处的折射变得越大,散射效果提高,故优选。
(3.2.2)光散射粒子的平均粒径
就光散射层2a而言,如上所述,为通过层介质和光散射粒子的折射率不同而使光散射的层。因此,作为所含有的光散射粒子,优选为具有产生可见光区域的Mie散射的区域以上的粒径的透明的粒子,其平均粒径为0.2μm以上。
另一方面,作为平均粒径的上限,在粒径比较大的情况下,也需要增厚使含有光散射粒子的光散射层2a的粗糙度进行平坦化的平滑层2b的层厚,从工序的负荷、层的吸收的观点考虑,存在不利的方面,因此,低于1μm。
在此,作为高折射率粒子(光散射粒子)的平均粒径的测定方法,可使用公知的方法。例如可使用通过透射型电子显微镜(TEM)进行光散射粒子的粒子观察、然后作为粒径分布的数均粒径而求出的方法;使用原子力显微镜(AFM)而求出平均粒径的方法;利用动态光散射法的粒径测定装置、例如Malvern公司制、“ZETASIZERNano Series Nano-ZS”进行测定。在本发明中,优选使用如下方法:通过透射型电子显微镜照片(TEM剖面)的图像处理将粒径作为投影面积而进行圆换算、将其直径作为平均粒径进行测定。
(3.2.3)光散射粒子的种类等
作为光散射粒子,没有特别限制,可根据目的适宜选择,可以为有机微粒,也可以为无机微粒,其中优选为具有高折射率的无机微粒。
作为具有高折射率的有机微粒,例如可以举出:聚甲基丙烯酸甲酯珠粒、丙烯酸类-苯乙烯共聚物珠粒、三聚氰胺珠粒、聚碳酸酯珠粒、苯乙烯珠粒、交联聚苯乙烯珠粒、聚氯乙烯珠粒及苯并胍胺-三聚氰胺甲醛珠粒等。
作为具有高折射率的无机微粒,例如可以举出:由选自锆、钛、铟、锌、锑、铈、铌及钨等中的至少一种的氧化物构成的无机氧化物粒子。作为无机氧化物粒子,具体而言,可以举出:ZrO2、TiO2、BaTiO3、In2O3、ZnO、Sb2O3、ITO、CeO2、Nb2O5及WO3等,其中,优选TiO2、BaTiO3、ZrO2、CeO2及Nb2O5,最优选TiO2。另外,TiO2中,与锐钛矿型相比,金红石型的催化剂活性低,因此高折射率层、邻接的层的耐候性变高,进而,折射率高,故优选。
另外,就这些粒子而言,由于在高折射率的光散射层2a中含有,因此从形成了后述的分散液的情况下的分散性、稳定性提高的观点考虑,可以选择从抑制催化剂活性等的观点考虑实施了表面处理的粒子或者未实施表面处理的粒子。
在进行表面处理的情况下,作为表面处理的具体的材料,可以举出:氧化硅、氧化锆等的不同种类无机氧化物、氢氧化铝等的金属氢氧化物、有机硅氧烷、硬脂酸等的有机酸等。这些表面处理材料可单独使用1种,也可以组合使用多种。其中,从分散液的稳定性的观点考虑,作为表面处理材料,优选不同种类无机氧化物及/或金属氢氧化物,更优选金属氢氧化物。特别是在使用TiO2粒子的情况下,优选进行表面处理,优选通过表面处理来完全抑制TiO2的催化剂活性。
在无机氧化物粒子用表面处理材料被表面被覆处理的情况下,其被覆量(一般而言,该被覆量由用于该粒子的表面的表面处理材料相对于粒子的质量的质量比例来表示。)优选为0.01~99质量%。若表面处理材料的被覆量为0.01质量%以上,则可充分地得到表面处理所带来的分散性、稳定性的提高效果,另外,若为99质量%以内,则可以抑制高折射率的光散射层2a的折射率降低。
此外,作为高折射率材料,也可优选使用国际公开第2009/014707号、美国专利第6608439号说明书等中记载的量子点。
就上述高折射率粒子而言,其折射率为1.7以上,优选1.85以上,特别优选2.0以上。若折射率为1.7以上,则与粘结剂的折射率差变大,因此散射量增大,可得到光取出效率的提高效果。
另一方面,高折射率粒子的折射率的上限为3.0以下。若与粘结剂的折射率差大,则可得到充分的散射量,可得到光取出效率的提高效果。
上述高折射率粒子的配置优选以光散射粒子接触或接近光散射层2a和平滑层2b的界面的方式以平均粒径的厚度左右配置。由此,可以使在平滑层2b内引起全反射时渗出至光散射层2a的瞬逝光被粒子散射,光取出效率提高。
高折射率粒子在光散射层2a中的含量以体积填充率计优选为1~70%的范围内,更优选为5~50%的范围内。由此,可以在光散射层2a和平滑层2b的界面制作折射率分布的疏密,可使光散射量增加而使光取出效率提高。
(3.2.4)层厚和光散射粒子的平均粒径的关系
将光散射层的层厚设为T、将光散射层中所含有的光散射粒子的平均粒径设为D时,T/D的值优选为0.75~3.0的范围,更优选为1.0~2.5的范围,进一步优选为1.25~2.0的范围。
图5为表示光散射层(大粒子部)和平滑层的层叠体的剖面的显微镜照片,示出光散射层(大粒子部)的层厚和光散射粒子的平均粒径的关系的一个例子。
若T/D的值为上述范围内,则光碰撞于光散射粒子的概率变高,优选,另外,利用光散射粒子的吸收是适度的,光的吸收损耗小,优选。在图5中,T/D的值为2.0,为优选的例子。
(3.2.5)光散射层中的光散射粒子的面内占有率
光散射层中所含有的光散射粒子在该光散射层中的面内占有率为30%以上,更优选为50%以上,特别优选为70%以上。
所谓“光散射粒子在光散射层中的面内占有率”,是指在俯视光散射层而将其透视时,其面内的光散射粒子的面积占有率。
图6为示出以倍率10000倍俯视·透视了光散射层的状态的显微镜照片,示出使面内占有率变动了时的状态。
若面内占有率低于30%,则光散射粒子间的空隙多,若面内占有率为30%以上、优选为70%以上,则粒子的密度高、光散射层中的光的散射最佳。
(3.3)平滑层
本发明涉及的平滑层2b优选为光波长550nm测定中折射率在1.7~2.5的范围的高折射率层。若折射率为1.7~2.5的范围,则可以由单独的原材料形成,也可以由混合物形成。由混合物形成时的折射率的考虑与上述光散射层2a的情况相同。
就平滑层2b而言,如上所述,具有在其上良好地形成透明金属电极1的平坦性是重要的,就其表面性而言,算术平均粗糙度Ra(也称为平均面粗糙度Ra。)低于100nm,优选低于30nm,特别优选低于10nm,最优选低于5nm。图7中示出本发明涉及的平滑层2b的算术平均粗糙度Ra的测定结果的一个例子。
予以说明,在此所谓的“算术平均粗糙度Ra”,表示依据JIS B0601-2001而测定了的表面粗糙度。
就该算术平均粗糙度Ra而言,使用AFM原子力显微镜法(Atomic ForceMicroscopy;AFM)、由用具有极小的尖端半径的触针的检测器而连续测定了的凹凸的剖面曲线算出,通过极小的尖端半径的触针在测定方向为10μm的区间内进行测定3次,由涉及微细的凹凸的振幅的平均粗糙度来求出。
作为平滑层2b中所使用的树脂(粘结剂),可以举出与光散射层2a同样的后述的树脂材料。
作为平滑层2b所含有的高折射材料,优选微粒溶胶,特别优选金属氧化物微粒溶胶。
作为折射率的平滑层2b中所含的金属氧化物微粒的折射率的下限,优选在松散(バルク)的状态下为1.7以上,更优选为1.85以上,进一步优选为2.0以上,特别优选为2.5以上。另外,作为金属氧化物微粒的折射率的上限,优选为3.0以下。若金属氧化物微粒的折射率为1.7以上,则本申请的目标效果提高,优选。若金属氧化物微粒的折射率为3.0以下,则平滑层中的多重散射减少,透明性提高,故优选。
作为高折射率的平滑层2b中所含的金属氧化物微粒(无机粒子)的粒径的下限,通常优选为5nm以上,更优选为10nm以上,进一步优选为15nm以上。另外,作为金属氧化物微粒的粒径的上限,优选为70nm以下,更优选为60nm以下,进一步优选为50nm以下。若金属氧化物微粒的粒径为5nm以上,则金属氧化物微粒的凝聚受到抑制,透明性提高,故优选。另外,若粒径大,则表面积变小,催化剂活性降低,平滑层2b、邻接的层的劣化有可能延迟,优选。若金属氧化物微粒的粒径为70nm以下,则平滑层2b的透明性提高,优选。只要不损害本发明的效果,则粒径的分布没有限制,可以宽,也可以窄,也可具有多个分布。
作为平滑层2b中的金属氧化物微粒的含量的下限,相对于全体质量,优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选为85质量%以上。另外,作为金属氧化物微粒的含量的上限,优选为97质量%以下,更优选为95质量%以下。若平滑层2b的金属氧化物微粒的含量为70质量%以上,则将平滑层2b的折射率设为1.80以上实质上变得容易。若平滑层2b的金属氧化物微粒的含量为95质量%以下,则平滑层2b的涂布变得容易,干燥后的层的脆性也变小,耐弯曲性提高,优选。
作为本发明的平滑层2b中所含有的金属氧化物微粒,从稳定性的观点考虑,更优选为TiO2(二氧化钛溶胶)。另外,TiO2中,特别是与锐钛矿型相比,金红石型的催化剂活性低,因此,平滑层2b、邻接的层的耐候性变高,进而,折射率高,故优选。
作为本发明中可使用的二氧化钛溶胶的制备方法,例如可以参照日本特开昭63-17221号公报、日本特开平7-819号公报、日本特开平9-165218号公报、日本特开平11-43327号公报等。
二氧化钛微粒的特别优选的一次粒径为5~15nm的范围内,最优选为6~10nm的范围内。
(3.4)光散射层/平滑层
上述的层叠了光散射层和平滑层的内部光取出层优选在光波长550nm测定中折射率为1.7~2.5的范围内。
内部光取出层优选相对于光波长450nm~700nm的范围内的光的吸收率低于15%,更优选低于12%,进一步优选低于10%,特别优选低于8%。若吸收率低于15%,则从发光效率的观点考虑优选。吸收率少侧没有限制,优选在工业上可使用的范围适时使用透明性高的原材料。
另外相对于光波长450nm~700nm的范围内的光的吸收率优选各波长的吸收最大值(max值)和吸收最小值(min值)的变动小,优选min值/max值的比为0.5以上,更优选为0.6以上,进一步优选为0.7以上,特别优选为0.8以上。若min值/max值的比为0.5以上,则可避免内部光取出层着色、形成与有机发光元件原本的发光光谱不同的发色,极端情况下不能取出白色的光这样的现象。min值/max值的比为1是理想的,越接近1越优选,优选在工业上可使用的范围适时使用可见光透明性的原材料。
在作为如上形成的光散射层/平滑层的层叠体的内部光取出层中,雾度值优选为30~90%的范围。该雾度值更优选为35~85%的范围,进一步优选为40~80%的范围,特别优选为45~上75%的范围。上述的雾度值也可根据表面形状而变动,就在此所谓的“雾度值”而言,为对于用AFM(原子力显微镜)测定的1μm的Ra低于5nm的内部光取出层测定了的值。
(3.5)内部光取出层的制造装置和制造方法
(3.5.1)制造装置
如图8中所示,制造装置200为通过所谓卷对卷方式将卷绕成卷状的透明基材从原卷辊202以卷绕辊204进行卷绕、在该卷绕输送的途中在透明基材上形成内部光取出层的装置。
制造装置200主要由输送部210、喷墨(以下,省称为IJ。)涂布部220、IR干燥部230、光固化部240、IJ涂布部250、IR干燥部260、光固化部270、输送部280构成。
在输送部210中设置有多个输送辊212。在输送部210中,一边通过输送辊212将透明基材从原卷辊202中拉出一边进行透明基材的张力调整等。
在输送部210可设置储能器(アキュムレーター)。在输送部210设置储能器的情况下,可选择连续输送、间歇输送,在输送部210设置储能器为优选的方案。
在IJ涂布部220设置有输送辊222、压板224、IJ头226。在IJ涂布部220中,通过输送辊222输送透明基材,在其途中一边通过压板224支承透明基材一边对透明基材由IJ头226将涂布液进行涂布·构图。
在IR干燥部230设置有输送辊232、波长控制红外线加热器20。在IR干燥部230中,通过输送辊232输送透明基材,在其途中对涂布·构图后的涂布液通过波长控制红外线加热器20来照射红外线,使涂布液干燥。
就波长控制红外线加热器20而言,具有波长3.5μm以上的红外线的吸收机构,外观具有圆柱状,如图9中所示,具有主要为灯丝22、保护管24及滤光器26、28依次配置成同心圆状的构成。
波长控制红外线加热器20具有吸收波长3.5μm以上的红外线的功能。所谓“吸收波长3.5μm以上的红外线”,是指在波长3.5μm以上的远红外线区域中,红外线透射率为50%以下,优选为40%以下,进一步优选为30%以下。
详细而言,滤光器26、28自身通过灯丝22而被加热、成为高温,因此自身成为红外线的放射体,由灯丝22发出的红外线,放射长波长的红外线。但是,在波长控制红外线加热器20中,制冷剂(例如冷却空气) 在滤光器26、28之间的中空部30流通,通过其冷却功能而使滤光器26、28的表面温度降低,可抑制例如由石英玻璃形成的滤光器26、28发出的2次放射。其结果,可减少主要在透明基材上具有吸收区域的波长3.5μm以上的远红外线。然后,对被干燥物选择性地照射作为溶剂的吸收区域的波长3.5μm以下的近红外线,由此可在不使透明基材变形地使涂布液干燥。
作为滤光器26、28的材质,有石英玻璃、硼硅酸玻璃等,从耐热性、耐热冲击性的方面考虑,优选石英玻璃。
滤光器26、28的厚度及片数可根据需要的红外线光谱来适宜选择·变更。
作为冷却功能,如上所述,将波长控制用的滤光器以中空层叠二层或多层,在之间的中空部分流通空气,由此可冷却。
就滤光器26、28的形状而言,如上所述,可以同心圆状地覆盖圆柱状的灯丝22全体,也可以如图10 中所示将灯丝22(及保护管24)的3个方向用反射板32被覆、在红外线的放射面侧平行板状地配置滤光器26、28。
在除石英滤光器26、28以外进一步形成配置其它的滤光器的多层结构的情况下,从冷却效率的方面考虑,优选在滤光器间的中空部彼此互相在相反方向将冷却用的空气流通。另外,就排出侧的冷却用空气而言,可以排出至体系外,也可以作为干燥工序中使用的热风的一部分来利用。
根据维恩位移定律,若使灯丝温度升温,则被放射的红外线光谱的主波长形成相当于溶剂的吸收的3.5μm以下,因此波长控制红外线加热器20的灯丝22的温度优选600℃以上,从灯丝22的耐热性的方面考虑,优选设为3000℃以下。根据灯丝温度,可以增加相当于这些溶剂的吸收的波长区域的辐射能量,灯丝温度可根据期望的涂布、干燥条件来适宜选择·变更。
就配置于被干燥物侧的最外侧的滤光器28的表面温度而言,从抑制自身的红外线吸收所产生的2次放射的观点考虑,优选设为200℃以下,进一步优选设为150℃以下,其可通过在二层或多层地被层叠了的滤光器间将空气流通来调整。
另外,在IR干燥部230中,通过以红外线反射性高的材料构成(被覆)该干燥区域,可高效地利用未被被干燥物吸收的红外线。
予以说明,如图9及图10中所示,在波长控制红外线加热器20连接有用于使制冷剂在中空部30流通(循环)的冷却机构40,进而,在冷却机构40和灯丝22中连接有控制装置50。在该控制电路中,通过控制装置50来控制利用冷却机构40的向中空部30的制冷剂的流通量、灯丝22的发热温度等。
如图8中所示,在光固化部240设置有输送辊242、紫外线照射装置244。在光固化部240中,通过输送辊242输送透明基材,在其途中对红外线照射后的涂布液通过紫外线照射装置244来照射紫外线,使涂布液固化。
在光固化部240中,也可优选使用电子束照射装置来代替紫外线照射装置244。
本发明中所谓的“紫外线”,可特别优选使用波长150~230nm的范围的紫外线(UV光)。
就紫外线的照射而言,在担载有被照射的涂布物的基材不受到损伤的范围来设定照射强度及/或照射时间。若以使用塑料膜作为基材的情况为例,优选以基材表面的强度在10~300mW/cm2的范围内的方式设定基材-灯间距离,进行0.1秒~10分钟的范围内、优选0.5秒~3分钟的范围内的照射。
紫外线照射装置可使用市售的灯(例如ウシオ电机制)。
就紫外线而言,由于比大部分物质的原子间结合力大,因此通过仅仅被称为光量子工艺的光子的作用而可直接切断原子的键合,因此可优选使用。通过使用该作用,不需要水解地可在低温下且有效地进行改性处理。
作为其所需要的紫外线照射装置244的紫外线光源,具体而言,可以举出发出100~230nm的范围内的紫外线的稀有气体受激准分子灯。
Xe、Kr、Ar、Ne等的稀有气体的原子不能化学性键合而形成分子,因此被称为非活性气体。但是,通过放电等得到了能量的稀有气体的原子(激发原子)可以与其它的原子键合而形成分子。
作为本发明中特别优选的现在可实用的受激准分子灯,可以举出:172nm的Xe灯、222nmKrCl灯等,但并不限定于这些。
例如,在稀有气体为Xe(氙)的情况下,如下述反应式所示,被激发了的受激准分子即Xe2 *跃迁至基底状态时发出172nm的受激准分子光。
e+Xe→Xe*
Xe*+2Xe→Xe2 *+Xe
Xe2 *→Xe+Xe+hν(172nm)
作为受激准分子灯的特征,可以举出:放射集中于一个波长、几乎不放射需要的光以外的光,因此效率高。另外,由于不放射多余的光,因此可以较低地保持对象物的温度。进而,起动·再起动不需要时间,因此可以进行瞬间的点亮点灭。
作为高效率地照射受激准分子光的光源,可举出电介质阻挡放电灯。
作为电介质阻挡放电灯的构成,在电极间经由电介质而产生放电,一般而言,可以在由电介质构成的放电容器和在其外部配置至少一个电极。作为电介质阻挡放电灯,例如在由石英玻璃构成的包含较粗的管和较细的管的双圆筒状的放电容器中封入氙等的稀有气体,在该放电容器的外部设置网状的第1电极,在内管的内侧设置其它电极。就电介质阻挡放电灯而言,通过在电极间施加高频率电压等在放电容器内部产生电介质阻挡放电,在通过该放电而生成了的氙等的受激准分子进行解离时,产生受激准分子光。
受激准分子灯的光的产生效率高,因此可以用低电力的投入来进行点亮。另外,由于未发出成为温度上升的主要原因的长波长的光、以紫外线区域的单一波长照射能量,因此具有抑制照射光自身引起的照射对象物的温度上升的特征。
为了得到受激准分子发光,已知使用电介质阻挡放电的方法。所谓电介质阻挡放电,为在两电极间经由电介质(在受激准分子灯的情况下为透明石英)配置气体空间、对电极施加数10kHz的高频高电压,由此在气体空间产生的与雷相似的非常细的被称为微放电(micro discharge)的放电,微放电(micro discharge)的流光到达管壁(电介质)时,在电介质表面电荷积存,因此微放电(micro discharge)消失。
该微放电(micro discharge)为扩展至管壁全体、反复进行生成·消失的放电。因此产生肉眼可见的光的闪烁。另外,由于温度非常高的流光局部地直接到达管壁,因此也有可能加速管壁的劣化。
作为高效率地得到受激准分子发光的方法,除电介质阻挡放电以外,也可以为无电极电场放电。为利用容量性结合的无电极电场放电,别名也称为RF放电。灯和电极及其配置可基本上与电介质阻挡放电相同,但施加于两极间的高频以数MHz进行点亮。无电极电场放电可得到这样的空间上还有时间上一样的放电,因此可得到没有闪烁的长寿命的灯。
在电介质阻挡放电的情况下,微放电(micro discharge)仅在电极间产生,因此,为了在放电空间整体中进行放电,外侧的电极必须覆盖外表面全体、且为了将光取出至外部而透过光。
因此,可使用将细的金属线形成为网状的电极。该电极以不遮挡光的方式尽可能地使用细的线,因此容易因在氧气氛中由于紫外线而产生的臭氧等而受损。
为了防止该损伤,需要使灯的周围、即照射装置内形成为氮等的非活性气体的气氛、设置合成石英的窗来将照射光取出。合成石英的窗不仅为高价的消耗品,而且还产生光的损失。
双圆筒型灯的外径为25mm左右,因此在灯轴的正下面和灯侧面至照射面的距离的差不能无视,照度产生大的差。因此,即使将灯贴紧排列也得不到一样的照度分布。若形成设有合成石英的窗的照射装置,则可以使氧气氛中的距离一样,可得到一样的照度分布。
在使用了无电极电场放电的情况下,不需要使外部电极形成为网状。通过在灯外面的一部分仅设置外部电极,辉光放电扩展至放电空间全体。在外部电极中通常将用铝的块制作的兼作光的反射板的电极在灯背面使用。但是,由于灯的外径与电介质阻挡放电的情况同样地大,因此为了形成一样的照度分布,需要合成石英。
就细管受激准分子灯的最大的特征而言,结构是简单的。仅仅为封闭石英管的两端、向内部封入用于进行受激准分子发光的气体。
细管灯的管的外径为6~12mm左右,若太粗,则启动需要高的电压。
放电的方式可以使用电介质阻挡放电及无电极电场放电中的任一种。对电极的形状而言,与灯相接的面可以为平面,但若形成为符合灯的曲面的形状,则可以牢固地将灯固定,并且通过电极密合于灯、放电更稳定。另外,若用铝将曲面形成镜面,则也可以成为光的反射板。
Xe受激准分子灯由于以单一波长放射短波长的172nm的紫外线,因此,发光效率优异。就该光而言,由于氧的吸收系数大,因此可以用微量的氧以高浓度产生自由基的氧原子种类、臭氧。
另外,已知使有机物的键合解离的短波长的172nm的光的能量的能力高。
通过该活性氧、臭氧和紫外线放射所具有的高能量,可实现短时间的反应。
因此,与发出波长185nm、254nm的光的低压水银灯、等离子体相比,可以缩短伴随高通量的工艺时间、缩小设备面积,可以进行向容易受到因热引起的损伤的有机材料、塑料基材等的照射。
受激准分子灯的光的产生效率高,因此,可以用低电力的投入来进行点亮。另外,由于未发出成为光引起的温度上升的主要原因的长波长的光、在紫外线区域以单一波长照射能量,因此具有照射对象物的表面温度的上升受到抑制的特征。因此,适于容易受到热的影响的PET等的柔性膜材料。
若照射强度高,则光子和涂布液内的化学键合进行碰撞的概率增加,可使改性反应短时间化。另外,侵入至内部的光子数也增加,因此改性层厚可增加及/或层质可优化(高密度化)。
但是,若过于延长照射时间,则有时造成平面性的劣化、对其它材料造成损伤。一般而言,通过以由照射强度和照射时间的积所示的累计光量来考虑反应进行情况,但即使如氧化硅这样组成相同,在采用各种各样的结构形态的材料中,有时照射强度的绝对值也变得重要。
〈紫外线的照射强度〉
因此,在光固化部240中,从抑制基材的损伤、灯、灯单元的部件的损伤的观点考虑,至少1次优选进行赋予100~200mW/cm2的最大照射强度的改性处理。
〈紫外线的照射时间〉
紫外线的照射时间可任意地设定,但从基材损伤、产生层缺陷的观点考虑,高照度工序中的照射时间优选0.1秒~3分钟,进一步优选为0.5秒~1分钟。
〈紫外线照射时的氧浓度〉
在使用真空紫外线(VUV)作为紫外线时,真空紫外线照射时的氧浓度优选设为500~10000ppm(1%),进一步优选为1000~5000ppm。
通过调整为上述的氧浓度的范围,可以防止与大气的置换时间不必要地变长,同时可以防止在进行卷对卷这样的连续生产的情况下因网状物输送而卷入真空紫外线(VUV)照射库内的空气量(包含氧。)的增大,可防止不能调整氧浓度。
另外,根据本发明人等的研究,得知:在涂布液中在涂布时混入氧及微量的水分、进而在涂布液以外的透明基材中也存在吸附氧、吸附水,即便在照射库内未必导入氧,供给改性反应所需的氧的氧源也充分。
莫如在含有许多(数%水平)氧气的气氛中照射VUV光时,涂布液成为氧过多的结构。
另外,如上所述,172nm的真空紫外线(VUV)被氧吸收,到达涂布液的表面的172nm的光量减少,容易将利用光的处理的效率降低。
即,在真空紫外线(VUV)照射时,优选尽可能以氧浓度低的状态、以VUV光高效率地到达至涂布物的状态进行处理。
该方面,如CVD等的原子堆积法那样,是与将预先被控制了的组成比的层进行堆积而进行制作的方法和利用涂布的前体层制作及改性处理这样的方法大大不同的方面,是大气压下的涂布法独特的方面。
在真空紫外线(VUV)照射时,作为这些氧以外的气体优选设为干燥非活性气体,特别是从成本的观点考虑,优选为干燥氮气。氧浓度的调整可以通过测量导入照射库内的氧气、非活性气体的流量、改变流量比来进行调整。
如图8中所示,IJ涂布部250也具有与IJ涂布部220同样的构成·作用,通过输送辊252输送透明基材,在其途中一边通过压板254支承透明基材一边对透明基材由IJ头256将涂布液进行涂布·构图。
IR干燥部260也具有与IR干燥部230同样的构成·作用,通过输送辊262输送透明基材,对在其途中涂布·构图后的涂布液通过波长控制红外线加热器264来照射红外线,使涂布液干燥。波长控制红外线加热器264与波长控制红外线加热器20相同。
光固化部270也具有与光固化部240同样的构成·作用,通过输送辊272输送透明基材,在其途中对红外线照射后的涂布液通过紫外线照射装置274来照射紫外线,使涂布液固化。紫外线照射装置274与紫外线照射装置244相同。
输送部280也具有与输送部210同样的构成·作用,通过输送辊282一边输送透明基材一边进行透明基材的张力调整等,将透明基材卷绕于原卷辊204。
(3.5.2)制造方法
首先,在透明基材13上形成光散射层2a、其后在光散射层2a上形成平滑层2b。
(3.5.2.1)光散射层
在形成光散射层2a的工序中,主要经由下述(i)~(iii)的工序形成光散射层2a。
(i)在透明基材13上将一定的涂布液进行涂布·构图
(ii)使涂布·构图后的涂布液干燥
(iii)使干燥后的涂布液固化
在(i)的涂布·构图工序中,制备使平均粒径为0.2~1μm的范围且在波长550nm测定中的折射率为1.7~3.0的范围的光散射粒子分散于含羟基溶剂的树脂材料溶液、将其作为涂布液而涂布于透明基材13上。
在该情况下,在IJ涂布部220中,一边形成一定的图案形状一边将涂布液进行IJ涂布、构图。
〈涂布液〉
使上述光散射粒子分散于作为介质的树脂材料(聚合物)溶液(作为溶剂,使用不溶解光散射粒子的溶剂。)、将其作为涂布液。
就光散射粒子而言,实际上为多分散粒子、难以规则地进行配置,因此虽然局部地具有衍射效果,但大多因散射而使光的方向改变、使光取出效率提高。
作为本发明的粘结剂,可没有特别限制地使用公知的树脂(粘结剂),例如可以举出:丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、尼龙(Ny)、芳香族聚酰胺、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺及聚醚酰亚胺等的树脂膜;以具有有机无机共混结构的倍半硅氧烷为基本骨架的耐热透明膜(例如制品名Sila-DEC;チッソ株式会社制);含全氟烷基的硅烷化合物(例如(十七氟-1,1,2,2-四癸基)三乙氧基硅烷);以含氟单体和用于赋予交联性基团的单体作为构成单元的含氟共聚物等。这些树脂可混合使用2种以上。其中,优选具有有机无机共混结构的树脂。
另外,也可以使用以下的亲水性树脂。作为亲水性树脂,可以举出:水溶性的树脂、水分散性的树脂、胶体分散树脂或它们的混合物。作为亲水性树脂,可以举出:丙烯酸系、聚酯系、聚酰胺系、聚氨酯系及氟系等的树脂,例如可以举出:聚乙烯醇、明胶、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、酪蛋白、淀粉、琼脂、卡拉胶、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸、纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、葡聚糖、糊精、普鲁兰及水溶性聚乙烯醇缩丁醛等的聚合物,作为本发明中可优选使用的树脂,优选为不使气体阻隔层变差的高弹性体,特别优选为气体阻隔层的粘结剂、具有有机无机共混结构的粘结剂、后述的固化性树脂类。
作为粘结剂树脂而使用的聚合物,可单独使用1种,也可以根据需要混合使用2种以上。
另外,同样地,也可优选使用以往公知的树脂粒子(乳液)等。
另外,作为粘结剂,也可优选使用主要通过紫外线·电子束而进行固化的树脂、即电离放射线固化型树脂、热固化型树脂。
作为这样的粘结剂树脂,优选具有饱和烃或聚醚作为主链的聚合物,更优选为具有饱和烃作为主链的聚合物。
另外,粘结剂优选进行交联。具有饱和烃作为主链的聚合物优选通过烯属不饱和单体的聚合反应而得到。为了得到交联的粘结剂,优选使用具有二个以上烯属不饱和基团的单体。
另外,在本发明中,可特别优选使用可在特定的气氛下通过紫外线照射而形成金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物的化合物。作为适于本发明的化合物,优选日本特开平8-112879号公报中所记载的可在较低温下被改性处理的化合物。
具体而言,可以举出具有Si-O-Si键的聚硅氧烷(包含聚倍半硅氧烷)、具有Si-N-Si键的聚硅氮烷及含有Si-O-Si键和Si-N-Si键的两者的聚硅氧氮烷等。这些可混合使用2种以上。另外,也可将不同的化合物逐次层叠或同时层叠来使用。
这些聚硅氧烷(包含聚倍半硅氧烷)、聚硅氮烷及聚硅氧氮烷与上述的透明基材的气体阻隔层中说明的相同。
涂布液中所使用的溶剂含有羟基(-OH基)是重要的。
通过含有-OH基的溶剂,光散射粒子(高折射率粒子)的分散性变得非常良好,与上述的透明基材的密合性、润湿性(塗れ性)也变得良好,理由尚未明确,但光取出效率提高。另外在本发明中,通过高效率地吸收挠性的透明基材的吸收低的红外波长区域的溶剂,也可实现挠性的透明基材上的高速干燥。
在本发明中,以含有含-OH基溶剂而成作为一个特征,优选含有至少10%以上的含-OH基溶剂,更优选含有50%以上的含-OH基溶剂,进一步优选含有60%以上,特别优选含有70%以上。
另外在本发明中优选含有至少1种以上的沸点120~250℃的溶剂,更优选含有至少1种以上的沸点150~200℃的溶剂。其中特别是非常优选沸点150~200℃的溶剂含有-OH基。优选不含有在沸点150℃以上中不具有-OH基的溶剂,这样的溶剂抑制为低于30%、更优选低于20%、特别优选低于10%是重要的。
作为含有-OH基的溶剂,可以举出:水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、正戊醇、仲戊醇):CH3CH2CH2CH(OH)CH3、3-戊醇:CH3CH2CH(OH)CH2CH3、2-甲基-1-丁醇:CH3CH2CH(CH3)CH2OH、3-甲基-1-丁醇(异戊醇):CH3CH(CH3)CH2CH2OH、2-甲基-2-丁醇(叔戊醇):CH3CH2C(CH3)2OH、3-甲基-2-丁醇:CH3CH(CH3)CH(OH)CH3及2,2-二甲基-1-丙醇等,可以举出乙二醇单甲醚(甲基溶纤剂)、乙二醇单乙醚(乙基溶纤剂)、乙二醇单丁醚(丁基溶纤剂)、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚及丙二醇单丁醚等的多元醇衍生物等。
另外作为溶剂,可以举出:乙二醇单异丙基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇单甲氧基甲基醚、二甘醇、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单丁基醚、三甘醇、三甘醇单甲醚、三甘醇单乙基醚、三甘醇单丁基醚、四甘醇、四甘醇单丁基醚、丙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单丙基醚、二丙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲醚乙酸酯、三丙二醇、三丙二醇单甲醚、三丙二醇单乙基醚、三丙二醇单丁基醚、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,2-己二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,5-二甲基-2,5- 己二醇、聚丙二醇单甲醚、甘油、一醋精、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷及2-苯氧基乙醇。
进而作为溶剂,也可以使用1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、1-戊醇、1-辛醇、2-辛醇、正壬基醇、三癸基醇、正十一烷基醇、硬脂醇、油醇、苄醇、4-羟基-2-丁酮、二丙酮醇、单乙醇胺、2-氨基乙醇、N-甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、N-正丁基乙醇胺、2-二丁基氨基乙醇、2-二异丙基氨基乙醇、N-甲基-二乙醇胺、二乙醇胺、2,2′-(n-乙基)亚氨基二乙醇、2,2′-(n-丁基)亚氨基二乙醇、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇及3-氨基-1-丙醇。
予以说明,在(i)的涂布·构图工序中,作为构图方法,可广泛使用公知的印刷方法。可优选使用例如凹版、柔版(フレキソ)、丝网、微接触、喷墨等各种方式,未使用印版的喷墨为最优选的方法。
在(ii)的干燥工序中,在IR干燥部230中,使用吸收超过波长3.5μm的红外线的波长控制红外线加热器20而对涂布·构图后的涂布液照射红外线来使涂布液干燥。
作为红外线,照射中心波长存在于1~3.5μm的区域、且总输出的累积值的70%以上存在于该区域的红外线。
所谓红外线的“中心波长存在于1~3.5μm的区域”,是指灯丝温度在450℃以上且2600℃以内的范围,该温度范围由维恩位移定律导出。
作为干燥处理的条件没有特别限制,可通过红外线灯丝及波长控制滤光器的表面温度来调节照射时间。例如可以进行灯丝温度为450~2600℃(优选为600~1200℃)、波长控制滤光器表面温度低于200℃(优选低于150℃)、照射时间为10秒~30分钟的干燥处理。由此,可得到具有层厚分布的高均匀性、高构图精度的光散射层2a。
在(iii)的固化工序中,在光固化部240中,对干燥后的涂布膜照射光来使涂布液固化。
作为涂布膜中的粘结剂的电离放射线固化型树脂组合物的固化方法,可通过电离放射线固化型树脂组合物的通常的固化方法、即电子束或紫外线的照射来固化。
在电子束固化的情况下,可使用从考克饶夫特-瓦尔顿型、范德格拉夫型、共振变压型、绝缘芯变压器型、直线型、地那米型、高频率型等的各种电子束加速器放出的具有10~1000keV、优选30~300keV的能量的电子束。其中,特别优选电子束强度弱的电子束加速器,可特别优选应用浜松ホトニクス公司制的电子束光源“EBエンジン”等。
在紫外线固化的情况下,可利用从超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、碳弧、氙弧、金属卤化物等的光线发出的紫外线等,优选如上所述使用由受激准分子灯产生的紫外线。
(3.5.2.2)平滑层
在形成平滑层2b的工序中,也与形成光散射层2a的情况同样地经由下述(iv)~(vi)的工序形成平滑层2b。
(iv)在IJ涂布部250中,在透明基材13上将一定的涂布液进行涂布·构图
(v)在IR干燥部260中,使涂布·构图后的涂布液干燥
(vi)在光固化部270中,使干燥后的涂布液固化
予以说明,在(iv)的涂布·构图工序中,作为涂布液,可使用与(i)的涂布·构图工序中说明的涂布液同样的涂布液,在(i)和(iv)的各工序中可以使用相同组成的涂布液,也可以使用不同组成的涂布液。
本发明中的优选方式为平滑层的弹性模量比光散射层高、具有接近于气体阻隔层的弹性模量。从该观点考虑,平滑层优选为有机无机共混材料,无机元素比率为50%以上,优选为70%以上,特别优选为80%以上,使用的粘结剂也优选为无机粘结剂或者有机无机共混粘结剂,特别优选为具有聚硅氧烷(包含聚倍半硅氧烷)、具有Si-N-Si键的聚硅氮烷、具有Si-O-Si键和Si-N-Si键这两者的聚硅氧氮烷结构的粘结剂。进而,这些结构为50%以上,优选70%以上,特别优选为80%以上。
另外,在内部光取出层的制造方法中,(iii)的固化工序和(vi)的固化工序不一定是必需的,(iii)和(vi)的工序中,可以省略任一个工序,也可以省略两个工序。
(4)透明金属电极
作为有机发光元件中的阳极,可优选使用以功函数大(4eV以上)的金属、合金、导电性化合物及它们的混合物作为电极物质的阳极。
图4中所示的透明金属电极1为从透明基材13侧依次层叠了基底层1a和其上部所成膜了的电极层1b的2层结构。其中,电极层1b为使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的层,基底层1a例如为使用含有氮原子的化合物而构成了的层。
予以说明,所谓透明金属电极1的透明,是指光波长550nm下的光透射率为50%以上。
(4.1)基底层
基底层1a为设置在电极层1b的透明基材13侧的层。作为构成基底层1a的材料,没有特别限定,只要为在由银或以银作为主要成分的合金构成的电极层1b的成膜时可抑制银的凝聚的材料即可,例如可以举出含有氮原子的化合物等。
在基底层1a由低折射率材料(折射率低于1.7)构成的情况下,作为其膜厚的上限,需要低于50nm,优选低于30nm,进一步优选低于10nm,特别优选低于5nm。通过将膜厚设为低于50nm,可将光学损耗抑制在最小限度。另一方面,作为膜厚的下限,需要为0.05nm以上,优选为0.1nm以上,特别优选为0.3nm以上。通过将膜厚设为0.05nm以上,可以使基底层1a的成膜均匀、使其效果(银的凝聚抑制)均匀。
在基底层1a由高折射率材料(折射率1.7以上)构成的情况下,作为其膜厚的上限没有特别限制,作为膜厚的下限,与由上述低折射率材料构成的情况相同。
其中,作为仅仅基底层1a的功能,只要以可得到均匀的成膜的必要膜厚来形成,就是充分的。
另外,基底层1a兼作平滑层1b的构成也为优选的方式,此时,需要以可确保作为平滑层1b所需的表面平滑性的方式来设计和作为电极材料的基底层1a可发挥功能的两立。
作为此时的内部光取出层2及透明金属电极1的构成,也可以形成为从透明基材13侧依次为不具有平滑层2b的光散射层2a、基底层1a、电极层1b的构成;光散射层2a、平滑层2b、电极层1b、基底层1a的构成(省略图示)。
在基底层1a以单层作为平滑层1b来发挥作用的情况下,优选为依据平滑层1b的膜厚。
作为基底层1a的成膜方法,可以举出:使用涂布法、喷墨法、涂覆法、浸渍法等的湿法的方法、使用蒸镀法(电阻加热、EB法等)、溅射法、CVD法等的干法的方法等。其中,优选应用蒸镀法。
作为构成基底层1a的含有氮原子的化合物,只要为在分子内含有氮原子的化合物就没有特别限定,优选为具有以氮原子作为杂原子的杂环的化合物。作为以氮原子作为杂原子的杂环,可以举出:氮丙啶、吖丙因、吖丁啶、吖丁、氮杂环戊烷、唑、氮杂环己烷、吡啶、氮杂环庚烷、吖庚因、咪唑、吡唑、唑、噻唑、咪唑啉、吡嗪、吗啉、噻嗪、吲哚、异吲哚、苯并咪唑、嘌呤、喹啉、异喹啉、喹喔啉、噌啉、蝶啶、吖啶、咔唑、苯并-C-噌啉、卟啉、二氢卟酚、胆碱等。
(4.2)电极层
(4.2.1)电极层的构成
电极层1b可使用通常可在有机发光元件中使用的所有的电极。具体而言,可以举出:铝、银、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铟、锂/铝混合物、希土类金属、氧化铟·锡(SnO2-In2O3:Indium Tin Oxide:ITO)、ZnO、TiO2、SnO2等的氧化物半导体等。
其中,优选为使用银或以银作为主要成分的合金而构成了的层,为在基底层1a上被成膜了的层。若为使用了银或以银作为主要成分的合金的电极,则可薄层化、柔性化,对破裂等的耐性提高,故优选。
作为这样的电极层1b的成膜方法,可以举出:使用涂布法、喷墨法、涂覆法、浸渍法等的湿法的方法、使用蒸镀法(电阻加热、EB法等)、溅射法、CVD法等的干法的方法等。其中,优选应用蒸镀法。
另外,就电极层1b而言,其特征在于:通过在基底层1a上被成膜、即使没有电极层1b成膜后的高温退火处理等也充分地具有导电性,但也可以根据需要在成膜后进行高温退火处理等。
作为构成电极层1b的以银(Ag)作为主要成分的合金,例如可以举出银镁(AgMg)、银铜(AgCu)、银钯(AgPd)、银钯铜(AgPdCu)、银铟(AgIn)等。
就如上的电极层1b而言,也可以为银或以银作为主要成分的合金的层根据需要分成多个层而被层叠了的构成。
进而,该电极层1b优选膜厚在4~9nm的范围内。在膜厚比9nm薄的情况下,层的吸收成分或反射成分少、透明金属电极的透射率变大。另外,在膜厚比4nm厚的情况下,可充分地确保层的导电性。
予以说明,就如上的由基底层1a和在其上部被成膜了的电极层1b构成的层叠结构的透明金属电极1而言,电极层1b的上部可以被保护膜覆盖、或层叠其它的电极层。此时,为了不损害透明金属电极1的光透射性,优选保护膜及其它的电极层具有光透射性。
(4.2.2)透明金属电极的效果
就如以上构成了的透明金属电极1而言,例如,为在使用含有氮原子的化合物而构成了的基底层1a上设有由银或以银作为主要成分的合金构成的电极层1b的构成。由此,在基底层1a的上部将电极层1b进行成膜时,构成电极层1b的银原子与构成基底层1a的含有氮原子的化合物相互作用,银原子在基底层1a表面中的扩散距离减少,银的凝聚受到抑制。
在此,一般而言在以银作为主要成分的电极层1b的成膜中,由于通过核生长型(Volumer-Weber:VW型)进行薄膜生长,银粒子容易孤立成岛状,在膜厚薄时难以得到导电性,薄层电阻值变高。因此,为了确保导电性,需要增厚膜厚,但若增厚膜厚,则光透射率下降,因此作为透明金属电极是不合适的。
但是,根据透明金属电极1,由于如上所述在基底层1a上银的凝聚受到抑制,因此,在由银或以银作为主要成分的合金构成的电极层1b的成膜中,以单层生长型(Frank-vander Merwe:FM型)进行薄膜生长。
另外,在此,所谓透明金属电极1的透明,是指光波长550nm下的光透射率为50%以上,作为基底层1a而使用的上述的各材料,与由银或以银作为主要成分的合金构成的电极层1b相比,为光透过性充分良好的膜。另一方面,透明金属电极1的导电性主要通过电极层1b来得到确保。因此,如上所述,由银或以银作为主要成分的合金构成的电极层1b可以以更薄的膜厚确保导电性,由此可谋求透明金属电极1的导电性的提高和光透射性的提高这两者。
(5)有机发光层
(5.1)发光层
有机发光层103中至少含有发光层103c。
本发明中所使用的发光层103c中优选含有磷光发光化合物作为发光材料。予以说明,作为发光材料,可使用荧光材料,也可以并用磷光发光化合物和荧光材料。
该发光层103c为由电极或电子传输层103d注入了的电子和由空穴传输层103b注入了的空穴复合而进行发光的层,进行发光的部分可以在发光层103c的层内,也可以为与发光层103c邻接的层的界面。
作为这样的发光层103c,只要所含有的发光材料满足发光要件,其构成没有特别限定。另外,具有相同的发光光谱、发光极大波长的层可以为多层。此时,优选各发光层103c间具有非发光性的中间层(省略图示)。
发光层103c的层厚的总和优选在1~100nm的范围内,从可得到更低驱动电压的方面考虑,更优选在1~30nm的范围内。
予以说明,所谓发光层103c的厚度的总和,在发光层103c间存在非发光性的中间层的情况下,为还包含该中间层的层厚。
在层叠了多层的构成的发光层103c的情况下,作为各个发光层的层厚,优选调整在1~50nm的范围内,进而,更优选调整在1~20nm的范围内。在被层叠了的多个发光层对应蓝、绿、红的各个发光色的情况下,对于蓝、绿、红的各发光层的层厚的关系没有特别限制。
如上的发光层103c可以将公知的发光材料、主体化合物例如通过真空蒸镀法、旋涂法、流延法、LB法、喷墨法等的公知的薄膜形成方法进行成膜而形成。
对发光层中所含的发光掺杂剂(也称为发光掺杂剂化合物)、主体化合物进行说明。
(5.1.1)主体化合物(也称为发光主体等。)
本发明中所使用的主体化合物定义为发光层中所含有的化合物内其层中的质量比为20%以上,且室温(25℃)下磷光发光的磷光量子收率低于0.1的化合物。优选磷光量子收率低于0.01。另外,发光层中所含有的化合物中,优选该层中的质量比为20%以上。
作为主体化合物,可单独使用公知的主体化合物,或也可以并用使用多种。通过使用多种主体化合物,可调整电荷的移动,可使有机发光元件高效率化。另外,通过使用多种后述的发光掺杂剂,可混杂不同的发光,由此可得到任意的发光色。
另外,作为本发明中所使用的发光主体,可以为以往公知的低分子化合物,也可以为具有重复单元的高分子化合物,还可以为具有乙烯基、环氧基这样的聚合性基团的低分子化合物(蒸镀聚合性发光主体)。
作为也可以并用的公知的主体化合物,优选具有空穴传输能力、电子传输能力,同时防止发光的长波长化,并且具有高的Tg(玻璃化转变温度)的化合物。
作为公知的主体化合物的具体例,可以举出以下的文献中所记载的化合物,但并不限定于此。
日本特开2001-257076号公报、日本特开2002-308855号公报、日本特开2001-313179号公报、日本特开2002-319491号公报、日本特开2001-357977号公报、日本特开2002-334786号公报、日本特开2002-8860 号公报、日本特开2002-334787号公报、日本特开2002-15871号公报、日本特开2002-334788号公报、日本特开2002-43056号公报、日本特开2002-334789号公报、日本特开2002-75645号公报、日本特开2002-338579号公报、日本特开2002-105445号公报、日本特开2002-343568号公报、日本特开2002-141173号公报、日本特开2002-352957号公报、日本特开2002-203683号公报、日本特开2002-363227号公报、日本特开2002-231453号公报、日本特开2003-3165号公报、日本特开2002-234888号公报、日本特开2003-27048号公报、日本特开2002-255934号公报、日本特开2002-260861号公报、日本特开2002-280183号公报、日本特开2002-299060号公报、日本特开2002-302516号公报、日本特开2002-305083号公报、日本特开2002-305084号公报、日本特开2002-308837号公报等。
对于本发明中所使用的发光掺杂剂进行说明。
从得到发光效率更高的有机发光元件的观点考虑,作为本发明的有机发光元件的发光层,优选含有上述的主体化合物的同时含有磷光掺杂剂。
(5.1.2)磷光掺杂剂
本发明中所使用的磷光发光掺杂剂为观察到来自激发三重态的发光的化合物,具体而言为在室温(25℃)下进行磷光发光的化合物,定义为磷光量子收率在25℃下为0.01以上的化合物,但优选的磷光量子收率为0.1以上。
上述磷光量子收率可通过第4版实验化学讲座7的分光II的398页(1992年版、丸善)中记载的方法来测定。在溶液中的磷光量子收率可使用各种溶剂来测定,本发明中所使用的磷光掺杂剂只要在任意的溶剂的任一种中实现上述磷光量子收率(0.01以上)即可。
对磷光掺杂剂的发光而言,作为原理,可以举出2种,一种为以下的能量转移型:在传输载流子的主体化合物上引起载流子的复合而产生主体化合物的激发状态,通过使该能量移动到磷光掺杂剂而得到自磷光掺杂剂的发光,另一种为以下的载流子捕集型:磷光掺杂剂成为载流子捕集器,在磷光掺杂剂上引起载流子的复合,得到自磷光掺杂剂的发光,在任意的情况下,均以磷光掺杂剂的激发状态的能量低于主体化合物的激发状态的能量作为条件。
磷光掺杂剂可以从有机发光元件的发光层中所使用的公知的掺杂剂中适宜选择来使用。
作为本发明中所使用的磷光掺杂剂,优选为含有元素周期表中第8~10族的金属的络合物系化合物,进一步优选为铱化合物、锇化合物、或铂化合物(铂络合物系化合物)、稀土类络合物,其中,最优选为铱化合物。
在以下,示出作为磷光掺杂剂而使用的化合物的具体例,但本发明并不限定于此。
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式13]
上述的磷光发光性化合物(也称为磷光发光性金属络合物等),例如可以通过应用Organic Letters杂志、vol.3、No.16、2579~2581页(2001);Inorganic Chemistry、第30卷、第8号、1685~1687页(1991年);J.Am.Chem.Soc.、123卷、4304页(2001年);InorganicChemistry、第40卷、第7号、1704~1711页(2001年);Inorganic Chemistry、第41卷、第12号、3055~3066页(2002年);New Journal of Chemistry.、第26卷、1171页(2002年);European Journal of Organic Chemistry、第4卷、695~709页(2004年);以及这些文献中记载的参考文献等的方法来合成。
(5.1.3)荧光性化合物
作为荧光性化合物,可以举出:香豆素系色素、吡喃系色素、花青系色素、克酮酸系色素、方酸菁系色素、氧代苯并蒽系色素、荧光素系色素、罗丹明系色素、吡喃鎓系色素、苝系色素、茋系色素、聚噻吩系色素、或稀土类络合物系荧光体等。
(5.2)注入层(空穴注入层、电子注入层)
所谓注入层,是指为了驱动电压降低、发光亮度提高而设置在电极和发光层103c之间的层,在“有机EL元件和其工业化最前线(1998年11月30日NTS公司发行)”的第2编第2章“电极材料”(123~166页)中被详细记载,有空穴注入层103a和电子注入层103e。
注入层可以根据需要而设置。若为空穴注入层103a,则可以存在于阳极和发光层103c或空穴传输层103b之间,若为电子注入层103e,则可以存在于阴极和发光层103c或电子传输层103d之间。
空穴注入层103a在日本特开平9-45479号公报、日本特开平9-260062号公报、日本特开平8-288069号公报等中也对其详细情况进行了记载,作为具体例,可以举出:铜酞菁所代表的酞菁层、氧化钒所代表的氧化物层、非晶碳层、使用了聚苯胺(翠绿亚胺)、聚噻吩等的导电性高分子的高分子层等。
电子注入层103e在日本特开平6-325871号公报、日本特开9-17574号公报、日本特开10-74586号公报等中也有其详细记载,具体而言,可以举出:锶、铝等所代表的金属层、氟化钾所代表的碱金属卤化物层、氟化镁所代表的碱土金属化合物层、氧化钼所代表的氧化物层等。本发明的电子注入层103e优选为极薄的膜,虽然也取决于原材料,但其层厚优选1nm~10μm的范围。
(5.3)空穴传输层
空穴传输层103b由具有传输空穴的功能的空穴传输材料构成,广义上空穴注入层103a、电子阻挡层也包含于空穴传输层103b。空穴传输层103b可以设置单层或多层。
作为空穴传输材料,具有空穴的注入或传输、电子的阻挡性中的任一性能,有机物、无机物均可。例如可以举出:三唑衍生物、二唑衍生物、咪唑衍生物、多芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、茋衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚物,以及导电性高分子低聚物、特别是噻吩低聚物等。
作为空穴传输材料,可以使用上述的材料,优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物,特别优选使用芳香族叔胺化合物。
作为芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物的代表例,可以举出:N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基苯基;N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)-[1,1’-联苯]-4,4’-二胺(TPD);2,2-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)丙烷;1,1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷;N,N,N’,N’-四-对甲苯基-4,4’-二氨基联苯;1,1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷;双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷;双(4-二-对甲苯基氨基苯基)苯基甲烷;N,N’-二苯基-N,N’-二(4-甲氧基苯基)-4,4’-二氨基联苯;N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基二苯醚;4,4’-双(二苯基氨基)四联苯;N,N,N-三(对甲苯基)胺;4-(二-对甲苯基氨基)-4’-[4-(二-对甲苯基氨基)苯乙烯基]茋;4-N,N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯;3-甲氧基-4’-N,N-二苯基氨基均二苯乙烯(stilbenzene);N-苯基咔唑、以及美国专利第5061569号说明书中记载的在分子内具有2 个稠合芳香族环的物质、例如4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPD)、日本特开平4-308688号公报中记载的三个三苯基胺单元连接为星爆型的4,4’,4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(MTDATA)等
进而可以使用将这些材料导入于高分子链或将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。另外,p型-Si、p型-SiC等的无机化合物也可以作为空穴注入材料、空穴传输材料来使用。
另外,也可以使用如日本特开平11-251067号公报、J.Huang等,Applied PhysicsLetters、80(2002)、p.139中记载的所谓的p型空穴传输材料。本发明中,从可得到更高效率的发光元件的方面考虑,优选使用这些材料。
空穴传输层103b可以通过将上述空穴传输材料利用例如真空蒸镀法、旋涂法、流延法、包含喷墨法的印刷法、LB法等的公知的方法进行薄膜化来形成。对于空穴传输层103b的层厚没有特别限制,通常为5nm~5μm左右,优选在5~200nm的范围。该空穴传输层103b可以为由上述材料中的1种或2种以上构成的1层结构。
另外,也可以在空穴传输层103b的材料中掺杂杂质来提高p性。作为其例子,可以举出:日本特开平4-297076号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等中所记载的物质。
如上所述,若提高空穴传输层103b的p性,则可以制作更低电力消耗的元件,故优选。
(5.4)电子传输层
电子传输层103d由具有传输电子的功能的材料构成,广义上电子注入层103e、空穴阻挡层(省略图示)也包含于电子传输层103d中。电子传输层103d可以以单层结构或多层的层叠结构的形式设置。
在单层结构的电子传输层103d、及层叠结构的电子传输层103d中,作为构成与发光层103c邻接的层部分的电子传输材料(兼作空穴阻挡材料),只要具有将从阴极注入了的电子传递至发光层103c的功能即可。作为这样的材料,可以从以往公知的化合物中选择任意的化合物来使用。例如可以举出:硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、碳化二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷、蒽酮衍生物及二唑衍生物等。进而,上述二唑衍生物中,将二唑环的氧原子替换为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团而已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可以作为电子传输层103d的材料来使用。进而,可以使用将这些材料导入于高分子链的、或将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
另外,8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、例如三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、三(5,7-二氯-8-羟基喹啉)铝、三(5,7-二溴-8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝、双(8-羟基喹啉)锌(Znq)等、及这些金属络合物的中心金属被替代为In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga或Pb的金属络合物也可以作为电子传输层103d的材料来使用。
此外,无金属或者金属酞菁、或它们的末端被烷基、磺酸基等取代的化合物也可优选作为电子传输层103d的材料来使用。另外,作为发光层103c的材料所例示的二苯乙烯基吡嗪衍生物也可作为电子传输层103d的材料来使用,与空穴注入层103a、空穴传输层103b同样,n型-Si、n型-SiC等的无机半导体也可作为电子传输层103d的材料来使用。
电子传输层103d可以通过将上述材料利用例如真空蒸镀法、旋涂法、流延法、包含喷墨法的印刷法、LB法等的公知的方法进行薄膜化来形成。对于电子传输层103d的层厚没有特别限制,通常为5nm~5μm左右,优选在5~200nm的范围。电子传输层103d可以为由上述材料中的1种或2种以上构成的1层结构。
另外,也可以在电子传输层103d中掺杂杂质、提高n性。作为其例子,可以举出:日本特开平4-297076号公报、日本特开平10-270172号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等中所记载的物质。进而,在电子传输层103d中优选含有钾、钾化合物等。作为钾化合物,例如可以使用氟化钾等。若这样提高电子传输层103d的n性,则可制作更低电力消耗的元件。
另外,作为电子传输层103d的材料(电子传输性化合物),也可以使用与构成上述的基底层101a的材料同样的材料。其即使为兼作电子注入层103e的电子传输层103d也相同,可以使用与构成上述的基底层101a的材料同样的材料。
(5.5)阻挡层(空穴阻挡层、电子阻挡层)
除上述各功能层以外,也可以进一步设置阻挡层作为有机发光层103。例如有日本特开平11-204258号公报、日本特开平11-204359号公报、及“有机EL元件和其工业化最前线(1998年11月30日NTS公司发行)”的237页等中所记载的空穴阻挡(hole block)层。
所谓空穴阻挡层,广义上具有电子传输层103d的功能。空穴阻挡层由具有传输电子的功能、同时传输空穴的能力显著小的空穴阻挡材料构成,通过传输电子同时阻挡空穴,可以使电子和空穴的复合概率提高。另外,可以将后述的电子传输层103d的构成根据需要作为在本发明中所使用的空穴阻挡层来使用。空穴阻挡层优选与发光层103c邻接而设置。
另一方面,所谓电子阻挡层,广义上具有空穴输送层103b的功能。电子阻挡层由具有传输空穴的功能、同时传输电子的能力显著小的材料构成,通过传输空穴同时阻挡电子,可以使电子和空穴的复合概率提高。另外,也可以将空穴传输层103b的构成根据需要作为电子阻挡层来使用。作为本发明中所使用的空穴阻挡层的层厚,优选为3~100nm的范围,进一步优选为5~30nm的范围。
以上举出的空穴注入层103a、空穴传输层103b、发光层103c、电子传输层103d、电子注入层103e的各层的制膜,有旋涂法、流延法、喷墨法、蒸镀法、印刷法等,但从容易得到均质的膜、且难以产生针孔等的方面考虑,特别优选真空蒸镀法或旋涂法。进而,每层可以应用不同的成膜法。在这些各层的成膜采用蒸镀法的情况下,其蒸镀条件根据使用的化合物的种类等而不同,通常优选在舟皿加热温度50~450℃的范围、真空度1×10-6~1×10- 2Pa的范围、蒸镀速度0.01~50nm/秒的范围、基板温度-50~300℃的范围、层厚0.1~5μm的范围适宜选择各条件。
(6)对置电极
对置电极5a为作为向有机发光层3供给电子的负极而发挥作用的电极膜,可使用金属、合金、有机或无机的导电性化合物、及它们的混合物。具体而言,可以举出:铝、银、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铟、锂/铝混合物、稀土类金属、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等的氧化物半导体等。
对置电极5a可通过将这些导电性材料利用蒸镀、溅射等的方法形成薄膜来制作。另外,作为对置电极5a的薄层电阻优选为数百Ω/□以下,膜厚通常在5nm~5μm的范围内、优选在5~200nm的范围内选择。
予以说明,如果该有机发光元件10为从对置电极5a侧也取出发光光h的有机发光元件的情况,则只要从上述的导电性材料中选择光透射性良好的导电性材料来构成对置电极5a即可。
(7)取出电极
取出电极16将透明金属电极1和外部电源电连接,作为其材料,没有特别限定,可优选使用公知的原材料,例如可以使用由3层结构构成的MAM电极(Mo/Al·Nd合金/Mo)等的金属膜。
(8)辅助电极
就辅助电极15而言,以降低透明金属电极1的电阻的目的而设置,与透明金属电极1的电极层1b相接而设置。形成辅助电极15的材料优选金、铂、银、铜、铝等的电阻低的金属。这些金属的光透射性低,因此,可在不影响来自光取出面13a的发光光h的取出的范围进行图案形成。
作为这样的辅助电极15的形成方法,可以举出:蒸镀法、溅射法、印刷法、喷墨法、气溶胶喷射法等。就辅助电极15的线宽而言,从取出光的开口率的观点考虑,优选为50μm以下,就辅助电极15的厚度而言,从导电性的观点考虑,优选为1μm以上。
(9)密封材料
密封材料17覆盖有机发光元件10,为板状(膜状)的密封部件,可利用粘接剂19固定于透明基材13侧,另外,也可以为密封膜。这样的密封材料17在使有机发光元件10中的透明金属电极1及对置电极5a的端子部分露出、至少覆盖有机发光层3的状态下设置。另外,也可以以如下方式构成:在密封材料17上设置电极、使有机发光元件10的透明金属电极1及对置电极5a的端子部分和该电极导通。
作为板状(膜状)的密封材料17,优选与透明基板13同样地具有挠性,具体而言,可以举出挠性玻璃基板、聚合物基材、金属基材等,也可以将这些基材材料进一步形成薄型的膜状来使用。作为玻璃基材,特别是可以举出钠钙玻璃、含有钡·锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等。另外,作为聚合物基材,可以举出:聚碳酸酯、丙烯酸类、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫醚、聚砜等。作为金属基材,可以举出由选自由不锈钢、铁、铜、铝、镁、镍、锌、铬、钛、钼、硅、锗及钽组成的组中的1种以上的金属或合金构成的材料。
其中,从可以将元件薄膜化这样的方面考虑,可优选使用将作为密封材料的聚合物基材、金属基材形成为薄型的膜状的基板。
进而,形成了膜状的聚合物基材优选用依据JIS K 7126:1987的方法测定的氧透过度为1×10-3ml/(m2·24h·atm)以下、用依据JIS K 7129:1992的方法测定的水蒸气透过度(25±0.5℃、相对湿度90±2%)为1×10-3g/(m2·24h)以下。
另外,如以上的基材材料也可以加工成凹板状而作为密封材料17来使用。此时,对上述的基材部件实施喷砂加工、化学蚀刻加工等的加工,形成凹状。
另外,就用于将这样的板状的密封材料17固定于透明基材13侧的粘接剂19而言,可作为用于将在密封材料17和透明基材13之间所夹持的有机发光元件10密封的密封剂来使用。这样的粘接剂19,具体而言,可以举出:丙烯酸系低聚物、甲基丙烯酸系低聚物的具有反应性乙烯基的光固化及热固化型粘接剂、2-氰基丙烯酸酯等的湿气固化型等的粘接剂。
另外,作为这样的粘接剂19,可以举出环氧系等的热及化学固化型(二液混合)。另外,可以举出热熔型的聚酰胺、聚酯、聚烯烃。另外,可以举出阳离子固化型的紫外线固化型环氧树脂粘接剂。
予以说明,构成有机发光元件10的有机材料有时因热处理而劣化。因此,粘接剂19优选可以从室温至80℃进行粘接固化的粘接剂。另外,也可以在粘接剂19中分散干燥剂。
粘接剂19向密封材料17和透明基材13的粘接部分的涂布可以使用市售的分配器,也可以如丝网印刷那样进行印刷。
另外,在板状的密封材料17、透明基材13和粘接剂19之间形成间隙的情况下,优选在该间隙中在气相及液相下注入氮、氩等的非活性气体、氟化烃、硅油这样的非活性液体。另外,也可以形成真空。另外,也可以在内部封入吸湿性化合物。
作为吸湿性化合物,例如可以举出金属氧化物(例如氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化镁、氧化铝等)、硫酸盐(例如硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钴等)、金属卤化物(例如氯化钙、氯化镁、氯化铯、氟化钽、溴化铈、溴化镁、碘化钡、碘化镁等)、高氯酸类(例如高氯酸钡、高氯酸镁等)等,在硫酸盐、金属卤化物及高氯酸类中,可优选使用无水盐。
另一方面,在使用密封膜作为密封材料17的情况下,优选在完全覆盖有机发光元件10中的有机发光层3、且使有机发光元件10中的透明金属电极1及对置电极5a的端子部分露出的状态下在透明基材13上设置密封膜。
这样的密封膜可使用无机材料、有机材料而构成。特别是由具有抑制水分、氧等、引起有机发光元件10中的有机发光层3的劣化的物质的浸入的功能的材料而构成。作为这样的材料,例如可使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等的无机材料。进而,为了改善密封膜的脆弱性,也可以与由这些无机材料构成的膜一起使用由有机材料构成的膜来形成层叠结构。
对于这些膜的形成方法没有特别限定,例如可以使用真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀敷法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂覆法等。
(10)保护膜、保护板
予以说明,虽然省略在此的图示,但也可以在与透明基材13之间夹持有机发光元件10及密封材料17而设置保护膜或者保护板。该保护膜或者保护板用于机械地保护有机发光元件10,特别是在密封材料17为密封膜的情况下,由于对于有机发光元件10的机械的保护不充分,因此优选设置这样的保护膜或者保护板。
如以上的保护膜或者保护板可应用玻璃板、聚合物板、比其薄型的聚合物膜、金属板、比其薄型的金属膜、或聚合物材料膜、金属材料膜。其中,从轻量且薄膜化这样的方面考虑,特别优选使用聚合物膜。
<<有机发光元件的制造方法>>
在此,作为一个例子,对图4中所示的有机发光元件10的制造方法进行说明。
首先,准备形成了内部光取出层2的透明基材13,在内部光取出层2(平滑层2b)上、例如以成为1μm以下、优选10~100nm的范围内的层厚的方式通过蒸镀法等的适宜的方法形成由含有氮原子的化合物构成的基底层1a。
接着,以成为12nm以下、优选4~9nm的层厚的方式通过蒸镀法等的适宜的方法在基底层1a上形成由银(或以银作为主要成分的合金)构成的电极层1b、制作作为正极的透明金属电极1。同时,在透明金属电极1端部,通过蒸镀法等的适宜的方法形成与外部电源连接的取出电极16。
接着,在其上依次层叠空穴注入层3a、空穴传输层3b、发光层3c、电子传输层3d、电子注入层3e,形成有机发光层3。
这些各层的形成有旋涂法、流延法、喷墨法、蒸镀法、印刷法等,但从容易得到均质的膜、且难以产生针孔等的方面考虑,特别优选真空蒸镀法或旋涂法。进而,每层也可以应用不同的形成法。在这些各层的形成中采用蒸镀法的情况下,其蒸镀条件根据使用的化合物的种类等而不同,一般优选在舟皿加热温度50~450℃、真空度1×10-6~1×10-2Pa、蒸镀速度0.01~50nm/秒、基材温度-50~300℃、层厚0.1~5μm的范围内适宜选择各条件。
优选的是,可以如下:在有机发光层3的形成中,在剖视其形成区域的情况下,与形成了内部光取出层2的位置(区域)大致完全重合,有机发光层3中产生的发光光h由内部光取出层2有效地取出。
如上形成了有机发光层3后,在其上部通过蒸镀法或溅射法等的适宜的形成法形成作为负极的对置电极5a。此时,对置电极5a通过有机发光层3对于透明金属电极1保持绝缘状态,且图案形成为从有机发光层3的上方向透明基材13的周边引出了端子部分的形状。由此,可得到有机发光元件10。另外,其后,以使有机发光元件10中的透明电极1(取出电极16)及对置电极5a的端子部分露出了的状态设置至少覆盖有机发光层3的密封材料17。
通过以上,可在透明基材13上得到期望的有机发光元件10。在这样的有机发光元件10的制作中,优选通过一次抽真空而连贯地制作从有机发光层3到对置电极5a,但也可以在中途从真空气氛中取出透明基材13而实施不同的形成法。此时,需要在干燥非活性气体气氛下进行作业等的考虑。
在对这样得到的有机发光元件10施加直流电压的情况下,使作为正极的透明金属电极1为+的极性,使作为负极的对置电极5a为-的极性,施加电压2V~40V左右时,可观测到发光。另外,也可以施加交流电压。予以说明,进行施加的交流的波形可以为任意。
<<有机发光元件的效果>>
就以上说明了的本发明的有机发光元件10而言,为在兼备导电性和光透射性的透明金属电极1和透明基材13之间设有内部光取出层2的构成。由此,可降低透明金属电极1和透明基材13之间的全反射损耗、使发光效率提高。
另外,有机发光元件10为使用透明金属电极1作为正极、在其上部设有有机发光层3和作为负极的对置电极5a的构成。因此,可通过在透明金属电极1和对置电极5a之间施加充分的电压来实现有机发光元件10中的高亮度发光、且可谋求由来自透明金属电极1侧的发光h的取出效率提高所引起的高亮度化。进而,也可谋求由用于得到规定亮度的驱动电压的降低所引起的发光寿命的提高。
<<有机发光元件的用途>>
就本发明的有机发光元件而言,由于为面发光体,因此可作为各种的发光光源来使用。例如可以举出:家庭用照明、车内照明等的照明装置;钟表、液晶用的背光;标牌广告用照明;信号机的光源;光存储介质的光源;电子照相复印机的光源;光通信处理机的光源;光传感器的光源等,有效利用作为面发光体的特征的使用方法。
特别是,就本发明的有机发光元件而言,可以作为照明用、曝光光源这样的一种灯来使用,也可以作为将图像进行投影的类型的投射装置、直接可见静止图像、动态图像的类型的显示装置(显示器)来使用。此时,伴随近年来的照明装置及显示器的大型化,将设有有机发光元件的发光面板彼此平面地进行接合的所谓平铺(タイリング),由此也可将发光面大面积化。
作为动态图像回放用的显示装置而使用时的驱动方式可以为单纯矩阵(无源矩阵)方式或有源矩阵方式的任一种。另外,通过使用2种以上具有不同的发光色的本发明的有机发光元件,可制作彩色或全色显示装置。
实施例
以下,举出实施例对本发明具体地进行说明,但本发明并不限定于这些实施例。予以说明,在实施例中,使用“份”或者“%”的表示,只要没有特别说明,则表示“质量份”或者“质量%”。
<有机发光元件No.1(比较例)的制作>
(1)透明基材的准备
作为挠性透明基材,选择市售的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)基材(厚度125μm)、在该基材上参照日本特开2012-116101号公报的实施例1而形成气体阻隔层。
具体而言,在两面进行了易粘接加工的宽度500mm、厚度125μm的聚酯膜(帝人デュポンフィルム株式会社制、极低热收PET Q83)的单面以涂布·干燥后的层厚为4μm的方式涂布JSR株式会社制UV固化型有机/无机共混硬涂材料OPSTAR Z7535后,在固化条件:1.0J/cm2、空气气氛下、使用高压水银灯、以干燥条件:80℃、3分钟进行固化,形成防止渗出层。
接着,在上述树脂基材的相反面以涂布·干燥后的层厚为4μm的方式涂布JSR株式会社制UV固化型有机/无机共混硬涂材料OPSTAR Z7501后,以干燥条件:80℃、3分钟干燥后,在空气气氛下、使用高压水银灯、以固化条件:1.0J/cm2进行固化,形成平坦层。
得到的平坦层的最大剖面高度Rt(p)为JIS B 0601中所规定的表面粗糙度计,为16nm。
予以说明,表面粗糙度使用SII公司制的AFM(原子力显微镜)SPI3800N DFM来测定。1次的测定范围设为10μm×10μm,改变测定位置进行3次测定,将各个测定中得到的Rt的值进行平均,将得到的值作为测定值。
如上制作的树脂基材的厚度为133μm。
接着,在树脂基材的平坦层表面将含有无机前体化合物的涂布液使用减压挤出方式的涂布机以干燥层厚为150nm的方式涂布第1层气体阻隔层。
就含有无机前体化合物的涂布液而言,将无催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)制アクアミカNN120-20)和含有固体成分5质量%的胺催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ((株)制アクアミカNAX120-20)混合而使用,将胺催化剂调整为固体成分1质量%后,进一步用二丁基醚进行稀释,由此制成5质量%二丁基醚溶液。
涂布后,在干燥温度80℃、干燥时间300秒、干燥气氛的露点5℃的条件下进行干燥。
干燥后,将树脂基材缓慢冷却至25℃,在真空紫外线照射装置内对涂布面进行利用真空紫外线照射的改性处理。作为真空紫外线照射装置的光源,使用照射172nm的真空紫外线的具有双重管结构的Xe受激准分子灯。
〈改性处理装置〉
株式会社エム·ディ·コム制受激准分子照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波长172nm、灯封入气体Xe
〈改性处理条件〉
受激准分子光强度3J/cm2(172nm)
台加热温度100℃
照射装置内的氧浓度1000ppm
改性处理后,使形成了气体阻隔层的基材与上述同样地进行干燥,进而,在同条件下进行第2次改性处理,形成干燥层厚150nm的气体阻隔层。
接着,与第1层的气体阻隔层同样地在第1层的气体阻隔层上形成第2层的气体阻隔层,制作具有气体阻隔层的PET膜。
将上述的带气体阻隔层的PET膜裁切成60×80mm,固定于特氟隆(注册商标)框(相当于张力100N/m),进行以下的操作。
(2)内部光取出层的制作
就有机发光元件No.1而言,不形成内部光取出层地直接在上述PET基材上形成下述透明电极及有机发光层。
(3)透明电极的制作
将上述PET基材固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架,将下述化合物10放入钽制电阻加热舟皿,将这些基材支架和加热舟皿安装于真空蒸镀装置的第1真空槽。另外,在钨制的电阻加热舟皿中放入银(Ag),安装于第2真空槽内。
在该状态下,首先将第1真空槽减压至4×10-4Pa后,对放入有下述化合物10的加热舟皿通电而进行加热,在蒸镀速度0.1~0.2nm/秒的范围内在基材上形成层厚25nm的由下述化合物10构成的基底层。
接着,将形成至基底层的基材在真空状态下移至第2真空槽,将第2真空槽减压至4×10-4Pa后,对放入有银的加热舟皿进行通电而加热,在蒸镀速度0.1~0.2nm/秒的范围内在基材(基底层)上形成层厚8nm的由银构成的电极层,制作由基底层和电极层的层叠结构构成的透明金属电极。
[化学式14]
(4)有机发光层的形成
将形成有透明金属电极的透明基材与在中央部具有宽度30mm×30mm的开口部的掩模重叠而固定于市售的真空蒸镀装置的基材支架。另外,在真空蒸镀装置内的加热舟皿的各个中以最适于各层的形成的量填充构成有机发光层的各材料。
予以说明的是,加热舟皿使用由钨制的电阻加热用材料所制作了的加热舟皿。
接着,将真空蒸镀装置的蒸镀室内减压至真空度4×10-4Pa,对放入有各材料的加热舟皿依次通电而进行加热,如以下形成各层。
首先,对放入有作为空穴传输注入材料的下述结构式表示的α-NPD的加热舟皿通电而加热,在构成透明金属电极的电极层上形成由α-NPD构成的兼作空穴注入层和空穴传输层的空穴传输注入层。此时,蒸镀速度为0.1~0.2nm/秒、层厚为140nm。
[化学式15]
接着,将放入有下述结构式表示的主体材料H4的加热舟皿和放入有下述结构式表示的磷光发光性化合物Ir-4的加热舟皿分别独立地通电,在空穴传输注入层上形成由主体材料H4和磷光发光性化合物Ir-4构成的发光层。此时,以蒸镀速度为主体材料H4:磷光发光性化合物Ir-4=100:6的方式调节加热舟皿的通电。另外,层厚设为30nm。
接着,对放入有作为空穴阻挡材料的下述结构式表示的BAlq的加热舟皿通电而加热,在发光层上形成由BAlq构成的空穴阻挡层。此时,蒸镀速度为0.1~0.2nm/秒、层厚为10nm。
[化学式16]
然后,将放入有作为电子传输材料的三(8-羟基喹啉)(Alq3)的加热舟皿和放入有氟化钾的加热舟皿分别独立地通电,在空穴阻挡层上形成由Alq3和氟化钾构成的电子传输层。此时,以蒸镀速度为Alq3:氟化钾=75:25的方式调节加热舟皿的通电。另外,层厚设为30nm。
接着,对放入有作为电子注入材料的氟化钾的加热舟皿通电而加热,在电子传输层上形成由氟化钾构成的电子注入层。此时,蒸镀速度为0.01~0.02nm/秒、层厚为1nm。
(5)对置电极的制作及密封
(5.1)对置电极
然后,将形成至电子注入层的透明基材在保持状态的情况下移送至安装了放入有铝(Al)的钨制的电阻加热舟皿的第2真空槽。与以与正极垂直的方式配置的具有宽度20mm×50mm的开口部的掩模重叠而固定。接着,在处理室内,以成膜速度0.3~0.5nm/秒将膜厚100nm的由Al构成的反射性的对置电极作为负极而进行成膜。
<粘合剂组合物的制备>
将作为聚异丁烯系树脂(A)的“オパノールB50(BASF制、Mw:34万)”100质量份、作为聚丁烯树脂(B)的“日石ポリブテングレードHV-1900(新日本石油公司制、Mw:1900)”30质量份、作为受阻胺系光稳定剂(C)的“TINUVIN765(BASF·ジャパン制、具有叔受阻胺基)”0.5质量份、作为受阻酚系抗氧化剂(D)的“IRGANOX1010(BASF·ジャパン制、受阻酚基的β位两个均具有叔丁基)”0.5质量份、及作为环状烯烃系聚合物(E)的“Eastotac H-100LResin(イーストマンケミカル.Co.制)”50质量份溶解于甲苯,制备固体成分浓度约25质量%的粘合剂组合物。
(5.2)密封
<密封用粘合片的制作>
作为密封材料,使用蒸镀了Al的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜“アルペット12/34(アジアアルミ(株)制)”作为密封膜,将制备了的上述粘合剂组合物的溶液以干燥后所形成的粘合剂层的厚度为20μm的方式涂敷于铝侧(气体阻隔层侧),在120℃下干燥2分钟而形成粘合剂层。接着,对于形成了的粘合剂层面,贴附厚度38μm的进行了剥离处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的剥离处理面作为剥离片,制作密封用粘合片。
以45×60mm的尺寸准备用上述方法制作了的密封用粘合片,在氮气氛下除去剥离片,在加热至120℃的加热板上干燥10分钟后,确认降低至室温后,以完全覆盖有机发光元件的阴极的形式进行层合,在90℃下加热10分钟,制作有机发光元件。
另外,关于作为正极的透明金属电极和作为负极的对置电极,在由空穴传输注入层~至电子传输层的有机发光层而被绝缘了的状态下在透明基材的周边引出端子部分。
通过以上的操作,制作有机发光元件No.1(比较例)。
<有机发光元件No.2(比较例)的制作>
在有机发光元件No.1中使用的形成了气体阻隔层的PET基材上形成下述(2)内部光取出层,在形成了的内部光取出层上与有机发光元件No.1同样地形成透明电极、有机发光层、对置电极,进行密封而制作有机发光元件No.2(比较例)。
(2)内部光取出层(光散射层及平滑层)的形成
(2.1)光散射层的形成
作为光散射层制备液,以折射率2.4、平均粒径0.25μm的纳米TiO2粒子(テイカ(株)制JR600A)和作为树脂溶液的PGM溶液(MMA/MAA=8/2Mw=20000)的共聚物的固体成分比率为70体积%/30体积%、乙酸正丙酯和环己酮的溶剂比为10质量%/90质量%、固体成分浓度为15质量%的方式以10ml量的比率进行配方设计。
(上述MMA表示甲基丙烯酸甲酯、MAA表示丙烯酸甲酯。)
具体而言,将上述TiO2粒子和溶剂混合,在常温下一边冷却一边在超声波分散机(エスエムテー公司制UH-50)中在微芯片步骤(マイクロチップステップ)(エスエムテー公司制MS-33mmφ)的标准条件下施加10分钟分散,制作TiO2的分散液。
接着,将TiO2分散液一边以100rpm搅拌一边每次少量混合添加树脂,添加结束后,将搅拌速度上升至500rpm,混合10分钟,得到光散射层涂布液。
然后,用疏水性PVDF 0.45μm过滤器(ワットマン公司制)进行过滤,得到目标光散射层涂布液。
将上述涂布液用旋涂(500rpm、30秒)旋转涂布于基材上后,简单干燥(80℃、2分钟),再用下述波长控制IR(红外线)在基材温度低于80℃的输出条件下实行5分钟干燥处理,得到层厚0.3μm的光散射层。该光散射层的弹性模量为0.5GPa。
〈波长控制IR:利用波长控制红外线加热器的辐射传热干燥〉
在IR照射装置(アルティメットヒーター/カーボン、明々工业株式会社制)上安装2片吸收波长3.5μm以上的红外线的石英玻璃板,使用在玻璃板间流动冷却空气的装置(图10)。
冷却风设为200L/min,管面石英玻璃温度抑制为低于120℃。
将石英玻璃滤光器的红外线透射率示于图11。
将因石英玻璃滤光器的有无而得到的红外线光谱示于图12。
图12中,虚线部表示没有滤光器的光谱,实线部表示具有滤光器的光谱,波长1μm到大致3μm的各光谱重叠。
(2.2)平滑层的形成
在上述形成了的光散射层上形成平滑层。
作为平滑层制备液,以折射率2.4、平均粒径0.02μm的TiO2粒子(テイカ(株)制HDT-760T)和作为树脂溶液的PGM溶液(MMA/MAA=8/2、Mw=20000的共聚物)的固体成分比率为45体积%/55体积%、乙酸正丙酯、环己酮和甲苯的溶剂比为20质量%/30质量%/50质量%、固体成分浓度为15质量%的方式以10ml量的比率进行配方设计。
具体而言,将上述纳米TiO2分散液和溶剂混合,一边以100rpm搅拌一边每次少量混合添加树脂,添加结束后,将搅拌速度上升至500rpm,混合10分钟,得到平滑层涂布液。
然后,用疏水性PVDF 0.45μm过滤器(ワットマン公司制)进行过滤,得到目标平滑层涂布液。
将上述涂布液用旋涂(500rpm、30秒)旋转涂布于光散射层上后,简单干燥(80℃、2分钟),再用上述波长控制IR在基材温度低于80℃的输出条件下实行5分钟干燥处理,形成层厚0.7μm的平滑层,制作内部光取出层。
予以说明,平滑层单层中的折射率为1.85。
如上制作了的内部光取出层的透射率T为67%、雾度值Hz为50%。雾度值可依据JIS K 7136、用雾度仪NDH-2000(日本电色工业公司制)在23℃·55%RH的条件下测定。
另外,基于D542、使用ソプラ公司的椭偏仪测定内部光取出层全体的光波长550nm下的折射率,结果为1.85。
<有机发光元件No.3(比较例)的制作>
在有机发光元件No.1中使用的形成了气体阻隔层的PET基材上形成下述(2)内部光取出层,在形成了的内部光取出层上与有机发光元件No.1同样地形成透明电极、有机发光层、对置电极,进行密封而制作有机发光元件No.3(比较例)。
(2)内部光取出层(光散射层及平滑层)的形成
(2.1)光散射层的形成
与有机发光元件No.2同样地形成光散射层。
(2.2)平滑层的形成
在上述形成了的光散射层上形成层厚600nm的下述平滑层。
在形成了的光散射层表面使用减压挤出方式的涂布机以干燥层厚为150nm的方式涂布含有下述无机前体化合物的涂布液,形成平滑层的第1层。
就含有无机前体化合物的涂布液而言,将无催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)制アクアミカNN120-20)和含有固体成分5质量%的胺催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ((株)制アクアミカNAX120-20)混合而使用,将胺催化剂调整为固体成分1质量%后,进一步用二丁基醚进行稀释,由此制成5质量%二丁基醚溶液。
涂布后,用上述波长控制IR在基材温度80℃、干燥时间5分钟、干燥气氛的露点5℃的条件下进行干燥。
干燥后,将树脂基材缓慢冷却至25℃,在真空紫外线照射装置内对涂布面进行利用真空紫外线照射的改性处理。作为真空紫外线照射装置的光源,使用照射172nm的真空紫外线的具有双重管结构的Xe受激准分子灯。
〈改性处理装置〉
株式会社エム·ディ·コム制受激准分子照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波长172nm、灯封入气体Xe
〈改性处理条件〉
受激准分子光强度3J/cm2(172nm)
台加热温度100℃
照射装置内的氧浓度1000ppm
改性处理后,进一步同样地层叠至第2层、第3层、第4层,再在80℃干燥环境下放置1个月,进行聚硅氮烷的反应而形成平滑层。
<有机发光元件No.4(实施例)的制作>
在有机发光元件No.1中使用的形成了气体阻隔层的PET基材上形成下述(2)内部光取出层,在形成了的内部光取出层上与有机发光元件No.1同样地形成透明电极、有机发光层、对置电极,进行密封而制作有机发光元件No.4(实施例)。
(2)内部光取出层(光散射层及平滑层)的形成
(2.1)光散射层的形成
作为光散射层制备液,以折射率2.4、平均粒径0.25μm的TiO2粒子(テイカ(株)制JR600A)和树脂溶液(APM公司制ED230AL(有机无机共混树脂))的固体成分比率为70体积%/30体积%、丙二醇单甲醚、固体成分浓度为15质量%的方式以10ml量的比率进行配方设计。
具体而言,将上述TiO2粒子和溶剂混合,在常温下一边冷却一边在超声波分散机(エスエムテー公司制UH-50)中在微芯片步骤(エスエムテー公司制MS-33mmφ)的标准条件下施加10分钟分散,制作TiO2的分散液。
接着,将TiO2分散液一边以100rpm搅拌一边每次少量混合添加树脂,添加结束后,将搅拌速度上升至500rpm,混合10分钟,得到光散射层涂布液。
然后,用疏水性PVDF 0.45μm过滤器(ワットマン公司制)进行过滤,得到目标光散射层涂布液。
将上述涂布液用旋涂(500rpm、30秒)旋转涂布于基材上后,简单干燥(80℃、2分钟),再用上述波长控制IR在基材温度低于80℃的输出条件下实行5分钟干燥处理。
接着,干燥后,将树脂基材缓慢冷却至25℃,在真空紫外线照射装置内对涂布面进行利用真空紫外线照射的改性处理。作为真空紫外线照射装置的光源,使用照射222nm的真空紫外线的具有双重管结构的Xe受激准分子灯。
〈改性处理装置〉
株式会社エム·ディ·コム制受激准分子照射装置MODEL:MEIRH-M-1-200-222-H-KM-G、波长222nm、灯封入气体KrCl
〈改性处理条件〉
受激准分子光强度2J/cm2(222nm)
台加热温度60℃
照射装置内的氧浓度大气
在上述处理条件下促进固化反应,得到层厚0.3μm的光散射层。该光散射层的弹性模量为7.5GPa。
(2.2)平滑层的形成
接着,作为平滑层制备液,以折射率2.4、平均粒径0.02μm的纳米TiO2分散液(テイカ(株)制HDT-760T)和树脂溶液(APM公司制ED230AL(有机无机共混树脂))的固体成分比率为45体积%/55体积%、丙二醇单甲醚和甲苯的溶剂比为50质量%/50质量%、固体成分浓度为15质量%的方式以10ml量的比率进行配方设计。
具体而言,将上述纳米TiO2分散液和溶剂混合,一边以100rpm搅拌一边每次少量混合添加树脂,添加结束后,将搅拌速度上升至500rpm,混合10分钟,得到平滑层涂布液。
然后,用疏水性PVDF 0.45μm过滤器(ワットマン公司制)进行过滤,得到目标平滑层涂布液。
将上述涂布液用旋涂(500rpm、30秒)旋转涂布于光散射层上后,简单干燥(80℃、2分钟),再用上述波长控制IR在基材温度低于80℃的输出条件下实行5分钟干燥处理。
干燥后,将树脂基材缓慢冷却至25℃,在真空紫外线照射装置内对涂布面进行利用真空紫外线照射的改性处理。作为真空紫外线照射装置的光源,使用照射222nm的真空紫外线的具有双重管结构的Xe受激准分子灯。
〈改性处理装置〉
株式会社エム·ディ·コム制受激准分子照射装置MODEL:MEIRH-M-1-200-222-H-KM-G、波长222nm、灯封入气体KrCl
〈改性处理条件〉
受激准分子光强度2J/cm2(222nm)
台加热温度60℃
照射装置内的氧浓度大气
在上述处理条件下促进固化反应,形成层厚0.7μm的平滑层,制作内部光取出层。
予以说明,平滑层单层下的折射率为1.85。
如上制作了的内部光取出层的透射率T为67%、雾度值Hz为50%。
另外,基于D542、使用ソプラ公司的椭偏仪测定内部光取出层整体的光波长550nm下的折射率,结果为1.85。
<有机发光元件No.5(实施例)的制作>
在有机发光元件No.1中使用的形成了气体阻隔层的PET基材上形成下述(2)内部光取出层,在形成了的内部光取出层上与有机发光元件No.1同样地形成透明电极、有机发光层、对置电极,进行密封而制作有机发光元件No.5(实施例)。
(2)内部光取出层(光散射层及平滑层)的形成
(2.1)光散射层的形成
与有机发光元件No.4同样地形成光散射层。
(2.2)平滑层的形成
作为平滑层,变更为涂布了以下的涂布液的4层层叠体,在形成了600nm的膜的光散射层上使用减压挤出方式的涂布机以干燥层厚为150nm的方式涂布含有下述无机前体化合物的涂布液,形成平滑层的第1层。
就含有无机前体化合物的涂布液而言,将无催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)制アクアミカNN120-20)和含有固体成分5质量%的胺催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ((株)制アクアミカNAX120-20)混合而使用,将胺催化剂调整为固体成分1质量%后,以2:1的体积比混合平均粒径0.02μm的纳米TiO2分散50%甲苯液(テイカ(株)制HDT-760T)和聚硅氮烷,用甲苯/二丁基醚混合液进行稀释,由此制成5质量%涂布液。
涂布后,用上述波长控制IR在基材温度低于80℃的输出条件下、在5分钟、在干燥气氛的露点5℃的条件下实行干燥处理。
干燥后,将树脂基材缓慢冷却至25℃,在真空紫外线照射装置内对涂布面进行利用真空紫外线照射的改性处理。作为真空紫外线照射装置的光源,使用照射172nm的真空紫外线的具有双重管结构的Xe受激准分子灯。
〈改性处理装置〉
株式会社エム·ディ·コム制受激准分子照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波长172nm、灯封入气体Xe
〈改性处理条件〉
受激准分子光强度3J/cm2(172nm)
台加热温度100℃
照射装置内的氧浓度1000ppm
改性处理后,进一步层叠至第2层、第3层、第4层,再在80℃干燥环境下放置1个月,进行聚硅氮烷的反应。
<有机发光元件No.6(实施例)的制作>
有机发光元件No.5的元件的改性处理后,再在80℃干燥环境下放置1天。
<有机发光元件No.7(比较例)的制作>
有机发光元件No.5的元件的改性处理后,再在80℃干燥环境下放置1个月,进行聚硅氮烷的反应。
<有机发光元件No.8(比较例)的制作>
在有机发光元件No.2中,将电极变更为以下的ITO电极,且仅设置光散射层,未设置平滑层,除此以外与有机发光元件No.2同样地制作。
(3)透明电极的制作(ITO电极)
在上述形成了的内部光散射层上,将厚度150nm的ITO(氧化铟·锡(Indiumu TinOxide:ITO))使用市售的溅射装置,在将真空槽减压至4×10-4Pa后,用DC-500W蒸镀130秒进行成膜。
<有机发光元件No.9(实施例)的制作>
在有机发光元件No.4中,将电极变更为上述ITO电极,除此以外与有机发光元件No.4同样地制作。
<有机发光元件No.10(实施例)的制作>
在有机发光元件No.4中,将支承体的PET基材变更为聚萘二甲酸乙二醇酯膜(帝人デュポンフィルム株式会社制、テオネックス极低热收PEN Q83),除此以外与有机发光元件No.4同样地制作。
<有机发光元件No.11(实施例)的制作>
在有机发光元件No.5中,将支承体的PET基材变更为聚萘二甲酸乙二醇酯膜(帝人デュポンフィルム株式会社制、テオネックス极低热收PEN Q83),除此以外与有机发光元件No.5同样地制作。
<有机发光元件No.12(比较例)的制作>
在有机发光元件No.4中,将支承体变更为没有形成气体阻隔层的PET膜基材,除此以外与有机发光元件No.4同样地制作。
<有机发光元件No.13(实施例)的制作>
在有机发光元件No.4中,将光散射层变更为以下的光散射层,除此以外与有机发光元件No.4同样地制作。
(2)内部光取出层(光散射层)的形成
(2.1)光散射层的形成
使用减压挤出方式的涂布机以干燥层厚为150nm的方式涂布含有下述无机前体化合物的涂布液,形成光散射层的第1层。
就含有无机前体化合物的涂布液而言,将无催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)制アクアミカNN120-20)和含有固体成分5质量%的胺催化剂的全氢聚硅氮烷20质量%二丁基醚溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ((株)制アクアミカNAX120-20)混合而使用,将胺催化剂调整为固体成分1质量%后,以与折射率2.4、平均粒径0.25μm的TiO2粒子(テイカ(株)制JR600A)的固体成分比率为50体积%/50体积%、通过用甲苯/二丁基醚混合液进行稀释而成为5质量%涂布液的方式以10ml量的比率进行配方设计。
具体而言,将上述TiO2粒子和溶剂混合,在常温下一边冷却一边在超声波分散机(エスエムテー公司制UH-50)中在微芯片步骤(エスエムテー公司制MS-33mmφ)的标准条件下施加10分钟分散,制作TiO2的分散液。
接着,将TiO2分散液一边以100rpm搅拌一边每次少量混合添加树脂,添加结束后,将搅拌速度上升至500rpm,混合10分钟,得到光散射层涂布液。
然后,用疏水性PVDF 0.45μm过滤器(ワットマン公司制)进行过滤,得到目标光散射层涂布液。
将上述涂布液使用减压挤出方式的涂布机以干燥层厚为150nm的方式涂布光散射层的第1层后,简单干燥(80℃、2分钟),再用上述波长控制IR在基材温度低于80℃的输出条件下实行5分钟干燥处理。
接着,干燥后,将树脂基材缓慢冷却至25℃,在真空紫外线照射装置内对涂布面进行利用真空紫外线照射的改性处理。作为真空紫外线照射装置的光源,使用照射以下的真空紫外线的具有双重管结构的Xe受激准分子灯。
〈改性处理装置〉
株式会社エム·ディ·コム制受激准分子照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波长172nm、灯封入气体Xe
〈改性处理条件〉
受激准分子光强度3J/cm2(172nm)
台加热温度100℃
照射装置内的氧浓度1000ppm
改性处理后,再层叠光散射层至第2层。该光散射层的弹性模量为20GPa。
<<透明基材及内部光取出层的表面的弹性模量测定>>
对于上述制作了的形成了气体阻隔层的透明基材及内部光取出层,使用上述的HYSITRON公司制TriboScope作为测定设备,在纳米压痕法的测定条件下分别测定表面的弹性模量。
所谓“表面”,在形成了气体阻隔层的透明基材的情况下是指气体阻隔层侧,在内部光取出层的情况下是指光散射层侧、及平滑层侧。
<<有机发光元件样品的评价>>
(1)发光效率的测定
对于各样品,在室温(约23~25℃的范围内)下进行2.5mA/cm2的恒定电流密度条件下的点亮,使用分光放射亮度计CS-2000(コニカミノルタ公司制)测定各样品的发光亮度,求出该电流值下的发光效率(光取出效率)。
予以说明,发光效率以将有机发光元件的样品1(基准:没有内部光取出层的有机发光元件)的发光效率设为100的相对值来表示。
(2)柔性
将以下的操作重复实施100次:将各制作样品使铝蒸镀PET密封面朝上地卷绕于φ15mm的辊的操作、及返回到平坦的操作。
目视确认重复了100次后的有机发光元件,关于没有异常的元件,在与发光效率测定时的相同条件下确认发光效率,用以下的基准进行判断
○:目视、发光效率均没有劣化,在±10%以内
△:目视没有劣化,但发光效率劣化,变动10%以上
×:以目视在有机发光元件的一部分确认损伤,发光效率显著变化,产生50%以上非发光部分
××:以目视在有机发光元件确认明显的损伤
将以上的评价结果示于表1。
由表1的结果得知:挠性透明基材和内部光取出层的表面的弹性模量之比D在100±30%的范围的本发明的有机发光元件No.4、No.5、No.9~No.11及No.13为发光效率高且没有透明电极的破裂、浮起、剥离的柔性的有机发光元件。另外,得知:使用了银(Ag)作为透明电极的No.4、No.5与使用了ITO的No.9相比,柔性更优异。
产业上的可利用性
本发明的有机电致发光元件为在挠性透明基材上具有内部光取出层、发光效率因光取出而高、且在将有机发光元件反复弯折时没有电极破裂、或不产生浮起、剥离的有机发光元件,可在具有挠性的显示装置、照明装置中优选使用。
符号的说明
N1 压头未接触时的试样的初期表面
N2 经由压头而施加负载时的试样表面的轮廓
N3 去除了压头后的试样表面的轮廓
W 负载
1 透明金属电极
1a 基底层
1b 电极层
2 内部光取出层
2a 光散射层
2b 平滑层
3 有机发光层
3a 空穴注入层
3b 空穴传输层
3c 发光层
3d 电子传输层
3e 电子注入层
5a 对置电极
10 有机发光元件
13 透明基材
13a 光取出面
15 辅助电极
16 取出电极
17 密封材料
19 粘接剂
20 波长控制红外线加热器
22 灯丝
24 保护管
26、28 石英滤光器
30 中空部
32 反射板
40 冷却机构
50 控制装置
h 发光光
100 有机发光元件
101 金属电极
102 有机发光层
103 透明电极
104 透明基材
110a~110e 光
200 制造装置
202 原卷辊
204 卷绕辊
210 输送部
212 输送辊
220 IJ涂布部
222 输送辊
224 压板
226 IJ头
230 IR干燥部
232 输送辊
240 光固化部
242 输送辊
244 紫外线照射装置
250 IJ涂布部
252 输送辊
254 压板
256 IJ头
260 IR干燥部
262 输送辊
264 波长控制红外线加热器
270 光固化部
272 输送辊
274 紫外线照射装置
280 输送部
282 输送辊

Claims (4)

1.一种有机发光元件,其特征在于,其为在依次具有膜基材和至少1层气体阻隔层的挠性透明基材的该气体阻隔层上依次具有内部光取出层、透明电极、及有机发光层的有机发光元件,该内部光取出层的表面的弹性模量EMl为20~50GPa的范围内,该透明基材的透明电极侧的表面的弹性模量EMs为20~50GPa的范围内,且所述弹性模量EMl和所述弹性模量EMs的由下述式1表示的比的值D为100±30%的范围内,
式1D(%)=(EMl/EMs)×100(%)。
2.根据权利要求1所述的有机发光元件,其特征在于,所述内部光取出层具有光散射层和平滑层,所述光散射层的弹性模量为1~20GPa的范围。
3.根据权利要求2所述的有机发光元件,其特征在于,所述光散射层含有光散射粒子,该光散射粒子的平均粒径为0.2~1μm的范围内,该光散射层的在光波长550nm测定中的折射率为1.7~3.0的范围内。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的有机发光元件,其特征在于,所述内部光取出层的在光波长550nm测定中的折射率为1.7~2.5的范围内、光波长450nm~700nm的平均光透射率为50%以上、且雾度为30%以上。
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